Nel gennaio 2022, il vulcano sottomarino Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, nel Pacifico meridionale, ha prodotto una delle eruzioni più potenti della storia moderna. Gli scienziati hanno ora scoperto che l’eruzione ha anche innescato un’inaspettata reazione atmosferica che ha parzialmente rimosso il metano, un potente gas serra, dall’aria. I ricercatori affermano che questa scoperta potrebbe in futuro aiutare gli scienziati a sviluppare nuove strategie per rallentare il riscaldamento globale.
Grazie alle osservazioni satellitari, gli scienziati hanno rilevato livelli insolitamente elevati di formaldeide all’interno dell’enorme pennacchio vulcanico generato dall’eruzione. Questa scoperta ha immediatamente attirato la loro attenzione, poiché la formaldeide si produce quando il metano si decompone nell’atmosfera.
“Analizzando le immagini satellitari, siamo rimasti sorpresi nel constatare la presenza di una nube con una concentrazione record di formaldeide. Siamo riusciti a tracciare la nube per 10 giorni, fino al Sud America. Poiché la formaldeide rimane nell’atmosfera solo per poche ore, ciò dimostra che la nube deve aver distrutto metano ininterrottamente per oltre una settimana”, spiega il dottor Maarten van Herpen di Acacia Impact Innovation BV, primo autore dello studio, appena pubblicato su Nature Communications .
“È noto che i vulcani emettono metano durante le eruzioni, ma fino ad ora non si sapeva che anche le ceneri vulcaniche sono in grado di ripulire parzialmente questo inquinamento”, aggiunge.
Reazione chimica innescata da cenere vulcanica, sale marino e luce solare.
I ricercatori ritengono che l’eruzione abbia attivato un raro processo chimico che avevano precedentemente identificato in un ambiente completamente diverso.
In una precedente ricerca pubblicata nel 2023, gli scienziati scoprirono che la polvere proveniente dal deserto del Sahara e trasportata attraverso l’Oceano Atlantico può combinarsi con il sale presente negli spruzzi marini per creare minuscole particelle chiamate aerosol di sali di ferro. Quando la luce solare colpisce queste particelle, vengono rilasciati atomi di cloro. Questi atomi di cloro reagiscono con il metano e contribuiscono alla sua decomposizione nell’atmosfera. La scoperta ha modificato significativamente la comprensione scientifica della chimica atmosferica nella troposfera.
“La novità, e la sorpresa assoluta, sta nel fatto che lo stesso meccanismo sembra verificarsi in un pennacchio vulcanico in alta stratosfera, dove le condizioni fisiche sono completamente diverse”, afferma il professor Matthew Johnson del Dipartimento di Chimica dell’Università di Copenaghen, uno dei ricercatori autori di entrambe le scoperte.
Durante l’eruzione di Tonga, enormi quantità di acqua di mare salata sono state proiettate nella stratosfera insieme a cenere vulcanica. I ricercatori ritengono che l’interazione della luce solare con questa miscela abbia creato cloro altamente reattivo che ha poi contribuito a distruggere il metano rilasciato durante l’eruzione. Gli insoliti livelli elevati di formaldeide rilevati dai satelliti hanno fornito la prova che la decomposizione del metano era in atto.
Gli scienziati affermano che le stime globali sul metano potrebbero necessitare di una revisione.
La scoperta suggerisce inoltre che gli scienziati potrebbero dover ripensare il bilancio globale del metano, che stima la quantità di metano che entra ed esce dall’atmosfera terrestre.
“Ora sappiamo che la polvere atmosferica, ad esempio quella derivante da un’eruzione vulcanica, influisce sul bilancio del metano, ovvero sul bilancio tra la quantità di metano immessa nell’atmosfera e quella rimossa. Poiché in precedenza non si teneva conto dell’effetto della polvere, è importante correggere i dati su cui si basano queste stime”, afferma Matthew Johnson.
Perché il metano è importante per il cambiamento climatico
Il metano è responsabile di circa un terzo dell’attuale riscaldamento globale. Nell’arco di 20 anni, il metano intrappola circa 80 volte più calore della CO₂ . A differenza dell’anidride carbonica, tuttavia, il metano non rimane nell’atmosfera per secoli. In genere si decompone entro circa 10 anni.
Poiché il metano ha una vita media atmosferica più breve, la riduzione dell’inquinamento da metano potrebbe produrre benefici climatici in tempi relativamente brevi. Gli scienziati a volte descrivono la riduzione del metano come un “freno di emergenza” per il cambiamento climatico, perché la diminuzione dei livelli di metano potrebbe contribuire a rallentare il riscaldamento entro il prossimo decennio e potenzialmente ridurre il rischio di punti di svolta climatici. I ricercatori sottolineano, tuttavia, che la riduzione delle emissioni di CO2 rimane fondamentale per la stabilità climatica a lungo termine.
Questa scoperta potrebbe ispirare le future tecnologie climatiche.
Il team afferma che i risultati potrebbero contribuire a far progredire gli sforzi per accelerare artificialmente la rimozione del metano dall’atmosfera. Scienziati di tutto il mondo stanno attualmente esplorando diversi possibili approcci, ma misurare con precisione la rimozione del metano si è rivelata una sfida importante.
“Come si fa a dimostrare che il metano è stato rimosso dall’atmosfera? Come si fa a sapere se il proprio metodo funziona? È molto difficile. Ma qui affrontiamo questo problema dimostrando che la decomposizione del metano può effettivamente essere osservata utilizzando i satelliti”, afferma il dottor Jos de Laat del Royal Netherlands Meteorological Institute, autore senior dello studio.
La ricerca si è basata sullo strumento TROPOMI a bordo del satellite Sentinel-5P dell’Agenzia Spaziale Europea, che monitora quotidianamente i gas serra e l’inquinamento atmosferico in tutto il mondo.
“Il recupero della formaldeide da TROPOMI in un pennacchio vulcanico stratosferico è ben al di fuori delle normali condizioni operative dello strumento: abbiamo dovuto correggere attentamente la sensibilità del satellite per l’insolita altitudine del segnale e tenere conto delle interferenze dovute alle elevate concentrazioni di anidride solforosa. Eseguire correttamente queste correzioni era essenziale per confermare che ciò che stavamo osservando fosse reale”, ha affermato la dottoressa Isabelle De Smedt, del Royal Belgian Institute for Space Aeronomy.
I ricercatori ritengono che la scoperta potrebbe in futuro ispirare soluzioni ingegneristiche pratiche volte a ridurre l’inquinamento da metano.
“Per l’industria, replicare questo fenomeno naturale è un’idea ovvia, ma solo se si può dimostrare che è sicura ed efficace. Il nostro metodo satellitare potrebbe offrire un modo per capire come l’uomo potrebbe rallentare il riscaldamento globale”, conclude Matthew Johnson.
Informazioni sullo studio
- I ricercatori stimano che l’eruzione di Tonga abbia rilasciato circa 300 gigagrammi (Gg) di metano, una quantità paragonabile alle emissioni annuali di metano prodotte da oltre due milioni di mucche. Allo stesso tempo, il pennacchio vulcanico ha rimosso circa 900 megagrammi (Mg) di metano al giorno, pari alle emissioni giornaliere di circa due milioni di mucche.
- Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications.
- Il team di ricerca comprendeva Maarten van Herpen (Acacia Impact Innovation BV, Paesi Bassi); Isabelle De Smedt (Istituto Reale Belga di Aeronomia Spaziale, Belgio); Daphne Meidan e Alfonso Saiz-Lopez (CSIC, Spagna); Matthew Johnson (Università di Copenaghen, Danimarca); Thomas Röckmann (Università di Utrecht, Paesi Bassi); e Jos de Laat (Istituto Meteorologico Reale Olandese, Paesi Bassi).
- Il lavoro è stato finanziato da Spark Climate Solutions.
Il metano è un potente gas serra il cui meccanismo di rimozione atmosferica rimane incerto, e le strategie emergenti per migliorarne la rimozione richiederanno la quantificazione e il monitoraggio per verificare qualsiasi ipotetica futura rimozione del metano. In questo studio presentiamo la quantificazione satellitare dell’ossidazione atmosferica potenziata del metano, basata sulle osservazioni TROPOMI di un intermedio a breve durata nell’ossidazione del metano, la formaldeide (HCHO). Abbiamo riscontrato un notevole aumento di HCHO, fino a 12 ppb ± 10% a 30 km di altitudine, nel pennacchio dell’eruzione di Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, persistente per dieci giorni o più, il che spiega anche i bassi livelli di BrO. L’ossidazione totale del metano è pari a 900 ± 220 Mg/giorno, il che suggerisce che almeno 330 Gg di metano vulcanico siano stati iniettati nella stratosfera. L’ossidazione del metano osservata richiede una produzione primaria continua stimata di 2-5 Gg di Cl al giorno, che appare inspiegabile dai meccanismi noti. Dimostriamo che la produzione di cloro tramite fotochimica del cloruro di ferro nelle ceneri vulcaniche ricoperte di solfati è un meccanismo plausibile, anche al di fuori dello strato limite marino. Questo metodo di misurazione della perdita di metano tramite formaldeide può essere sufficientemente sensibile da quantificare l’impatto di ipotetici futuri approcci di potenziamento dell’ossidazione del metan.
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