{"id":79957,"date":"2024-06-03T12:30:36","date_gmt":"2024-06-03T10:30:36","guid":{"rendered":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=79957"},"modified":"2024-06-03T12:30:37","modified_gmt":"2024-06-03T10:30:37","slug":"fuehrten-waermere-meere-zu-methan-freisetzung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/fuehrten-waermere-meere-zu-methan-freisetzung\/","title":{"rendered":"F\u00fchrten w\u00e4rmere Meere zu Methan-Freisetzung?"},"content":{"rendered":"

Unter dem Grund der Ozeane gibt es riesige Vorkommen aus so genanntem Methanhydrat. Die Verbindung ist instabil und kann unter bestimmten Bedingungen \u2013 etwa einer h\u00f6heren Wassertemperatur \u2013 klimasch\u00e4dliches Methan freisetzen. Mit einem neuartigen \u201eThermometer\u201c k\u00f6nnen Forschende der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt messen, wie hoch die Temperatur am Meeresboden vor Millionen von Jahren war. Dazu nutzen sie bestimmte Karbonat-Minerale, die von Mikroorganismen in Anwesenheit von Methan gebildet werden. Diese neue Methode k\u00f6nnte k\u00fcnftig eine Antwort auf die Frage erm\u00f6glichen, ob eine Erw\u00e4rmung der Ozeane in der Vergangenheit zu einer verst\u00e4rkten Methan-Freisetzung f\u00fchrte.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Am Meeresgrund oberhalb der Grenze, unter der Methanhydrat stabil ist (hier am Kontinentalrand bei Virginia, USA), tritt Methan in Form von Bl\u00e4schen aus. Foto: NOAA Office of Ocean Exploration and Research<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Methan ist ein etwa 25-mal st\u00e4rkeres Treibhausgas als Kohlendioxid (CO2<\/sub>). Bei niedrigen Temperaturen und hohem Druck verbindet es sich mit Wasser zu Methanhydrat, einem eisartigen Feststoff. Davon existieren unter dem Meeresgrund riesige Vorkommen. Mindestens 1.800 Gigatonnen Kohlenstoff sind in dieser Form gespeichert; manche Sch\u00e4tzungen gehen gar von mehr als 20.000 Gigatonnen aus. Zum Vergleich: Die Kohlenstoff-Menge, die die Menschheit seit Beginn der Industrialisierung aus fossilen Brennstoffen in Form von CO2<\/sub> ausgesto\u00dfen hat, bel\u00e4uft sich auf 475 Gigatonnen.<\/p>\n\n\n\n

Methanhydrat ist fragil \u2013 erh\u00f6ht sich die Temperatur, kann es sich zu Methan und Wasser zersetzen. An bestimmten Stellen, submarinen Methanquellen, kann dann Methangas aus dem Sediment entweichen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bef\u00fcrchten daher, dass sich diese Ausgasungen durch den Klimawandel verst\u00e4rken und dadurch den Treibhauseffekt weiter anheizen k\u00f6nnten. Wie gro\u00df diese Gefahr ist, l\u00e4sst sich im Moment noch nicht sicher sagen. \u201eVielleicht kann uns aber ein Blick in die Vergangenheit eine Antwort liefern\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Jens Fiebig, dessen Arbeitsgruppe die Studie in Kooperation mit der Universit\u00e4t Hamburg und der Shanghai Ocean University durchgef\u00fchrt hat.<\/p>\n\n\n\n

Denn auch fr\u00fcher schon kam es auf der Erde zu l\u00e4ngeren W\u00e4rmeperioden. In welchem Ausma\u00df dabei die Methanhydrat-Vorkommen instabil wurden und welche Konsequenzen das f\u00fcr die Ausgasung hatte, ist jedoch noch nicht bekannt. \u201eGrund daf\u00fcr ist, dass sich die Temperatur am Ozeanboden vor Hunderttausenden oder Millionen von Jahren bislang nicht ausreichend genau messen lie\u00df\u201c, erkl\u00e4rt Prof. J\u00f6rn Peckmann von der Universit\u00e4t Hamburg. \u201eAu\u00dferdem konnte diese Temperatur nicht direkt in Zusammenhang mit der Methan-Freisetzung gebracht werden.\u201c Fiebigs Arbeitsgruppe hat jedoch 2020 eine Methode entwickelt, die \u2013 wie die Studie jetzt zeigt \u2013 dazu geeignet sein k\u00f6nnte: das duale ,clumped-isotope\u2018 Thermometer.<\/p>\n\n\n\n

Mikroorganismen nutzten Methan als Energiequelle<\/h2>\n\n\n\n

Das Methan, das aus den Hydratvorkommen ausgast, wird gr\u00f6\u00dftenteils von Mikroorganismen umgesetzt. Sie leben in den Sedimenten am Meeresgrund oberhalb der Vorkommen. Das Methan dient ihnen als Energiequelle. Der enthaltene Kohlenstoff wird von ihnen dabei sukzessive zu festen Ablagerungen aus Karbonat mineralisiert. Die Karbonat-Minerale enthalten sowohl Kohlenstoff als auch Sauerstoff. Beide Elemente kommen in verschiedenen Varianten vor, die man als Isotope bezeichnet und die sich in ihrer Masse unterscheiden.<\/p>\n\n\n\n

\u201eDas duale ,clumped-isotope\u2018 Thermometer misst, wie h\u00e4ufig schwere Kohlenstoff- und Sauerstoff-Isotope in Karbonaten nebeneinander gruppiert vorkommen\u201c, erkl\u00e4rt Fiebigs Kollege Dr. Philip Staudigel, der die Studie geleitet hat. \u201eDiese Art der Untersuchung der internen Anordnung schwerer Isotope erlaubt es uns, neben dem Einfluss der Temperatur auch zus\u00e4tzliche, nicht-temperaturbedingte Effekte auf die Isotopenzusammensetzung zu identifizieren. Wir zeigen, dass solche zus\u00e4tzlichen Effekte in den untersuchten Karbonaten von Bedeutung sind. Sie stellen eine Art \u201aFingerabdruck\u2018 der Mikroorganismen dar, der vom Ausma\u00df der Methanfreisetzung abh\u00e4ngig ist.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Die Forschenden konnten die Temperatur, die bei der Entstehung der Karbonate herrschte, deutlich genauer bestimmen als bislang m\u00f6glich, indem sie die nicht-temperaturbedingten Effekte bei der Berechnung ber\u00fccksichtigten. \u201eDie Information \u00fcber das Ausma\u00df der Methanfreisetzung k\u00f6nnte im Zusammenspiel mit der genauen Temperaturbestimmung in Zukunft genutzt werden, um zu rekonstruieren, ob die Erw\u00e4rmung der Ozeane zu einer verst\u00e4rkten Ausgasung gef\u00fchrt hat\u201c, meint Staudigel.<\/p>\n\n\n\n

Publikation: <\/strong>Philip Staudigel, Dong Feng, J\u00f6rn Peckmann, Miguel Bernecker, Amelia Davies, Mattia Tagliavento, Jens Fiebig: Resolving and correcting for kinetic biases on methane seep paleotemperature using carbonate \u220647\/\u220648 analysis; <\/strong>Science Advances (2024) https:\/\/www.science.org\/doi\/10.1126\/sciadv.adn0155<\/a><\/p>\n\n\n\n

Hintergrund:<\/strong> <\/p>\n\n\n\n

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Geowissenschaften: Exakte Klimadaten aus der Vergangenheit<\/a><\/blockquote>