Зоната на здрача на океана може да съхранява огромни количества въглерод, уловен от атмосферата – но първо трябва да изградим 4D система, за да проследим какво се случва там долу

Дълбоко под повърхността на океана светлината избледнява в зона на здрач, където китовете и рибите мигрират, а отгоре валят мъртви водорасли и зоопланктон. Това е въглеродната помпа в сърцето на океаначаст от естествените океански процеси, които улавят около една трета от целия произведен от човека въглероден диоксид и го потапят в дълбокото море, където остава за стотици години.

Може да има начини да се засилят тези процеси, така че океанът да извлича повече въглерод от атмосферата, за да помогне за забавяне на изменението на климата. И все пак малко се знае за последствията.

Питър де Менокал, а морски палеоклиматолог и директор на Океанографския институт Уудс Хоул, обсъдиха отстраняването на въглеродния диоксид от океана на скорошно TEDxBoston: Планетарно настойничество събитие. В това интервю той се гмурва по-дълбоко в рисковете и ползите от човешката намеса и описва амбициозен план за изграждане на обширна мрежа за наблюдение от автономни сензори в океана, за да помогне на човечеството да разбере въздействието.

Първо, какво представлява отстраняването на въглероден диоксид в океана и как работи в природата?

Океанът е като голяма газирана напитка. Въпреки че не шуми, има около 50 пъти повече въглерод отколкото атмосферата. И така, за извличането на въглерод от атмосферата и съхраняването му някъде, където няма да продължи да затопля планетата, океанът е най-голямото място, на което може да отиде.

Премахването на въглеродния диоксид в океана или CDR в океана използва естествената способност на океана да поема въглерод в голям мащаб и да го усилва.

Въглеродът попада в океана от атмосферата по два начина.

В първия, въздух се разтваря в повърхността на океана. Ветровете и разбиващите се вълни го смесват в горната половин миля или нещо такова и тъй като морската вода е леко алкална, въглеродният диоксид се абсорбира в океана.

Вторият включва биологичната помпа. Океанът е жива среда – в него има водорасли, риба и китове и когато този органичен материал бъде изяден или умре, той се рециклира. Той вали през океана и си проправя път до зоната на здрача на океана, ниво около 650 до 3300 фута (приблизително 200 до 1000 метра) дълбочина.

Зоната на здрача на океана поддържа биологичната активност в океаните. Това е „почвата“ на океана, където органичният въглерод и хранителните вещества се натрупват и се рециклират от микроби. Освен това е дом на най-голямата миграция на животни на планетата. Всеки ден трилиони риби и други организми мигрират от дълбините към повърхността, за да се хранят с планктон и един с друг, и се връщат обратно, действайки като голяма въглеродна помпа, която улавя въглерода от повърхността и го пренасочва към дълбоките океани, където се съхранява далече от атмосферата.

Защо Ocean CDR привлича толкова много внимание точно сега?

Единственото най-шокиращо изречение, което съм чел в кариерата си, беше в Шестият доклад за оценка на Междуправителствената група по изменение на климатаиздаден през 2021 г. В него се казва, че сме отлагали действията срещу изменението на климата толкова дълго, че премахването на въглеродния диоксид от атмосферата сега е необходимо за всички пътища за поддържане на глобалното затопляне под 1,5 градуса по Целзий (2,7 F). Освен това въздействието на изменението на климата става все по-опасно и непредвидимо.

Поради своя обем и потенциал за съхранение на въглерод, океанът наистина е единствената стрела в нашия колчан, която има способността да поема и съхранява въглерод в необходимия мащаб и спешност.

А 2022 г доклад на националните академии очерта изследователска стратегия за отстраняване на въглероден диоксид от океана. Трите най-обещаващи метода изследват начини за подобряване на естествената способност на океана да поема повече въглерод.

Първият е повишаване на алкалността на океана. Океаните са солени – те са естествено алкални, с pH около 8,1. Увеличаването на алкалността чрез разтваряне на определени прахообразни скали и минерали прави океана химическа гъба за атмосферния CO2.

Вторият метод добавя микроелементи към повърхностния океан, особено разтворимо желязо. Много малки количества от разтворимото желязо може да стимулира по-голяма производителност, или растеж на водорасли, което задвижва по-енергична биологична помпа. Над дузина от тези експерименти са направени, така че знаем, че работи.

Третото е може би най-лесното за разбиране – отглеждайте водорасли в океанакойто улавя въглерод на повърхността чрез фотосинтеза, след което го балира и потапя в дълбокия океан.

Но всички тези методи имат недостатъци за широкомащабна употреба, включително цена и непредвидени последствия.

Не се застъпвам за никое от тези, или за океанския CDR по-общо. Но аз вярвам, че ускоряването на изследванията за разбиране на въздействието на тези методи е от съществено значение. Океанът е от съществено значение за всичко, от което хората зависят – храна, вода, подслон, реколта, климатична стабилност. Това е белите дробове на планетата. Така че трябва да знаем дали тези океански технологии за намаляване на въглеродния диоксид и климатичния риск са жизнеспособни, безопасни и мащабируеми.

Говорихте за изграждането на „интернет на океана“, за да наблюдавате промените там. Какво би включвало това?

Океанът се променя бързо и е най-голямото зъбно колело в климатичния двигател на Земята, но въпреки това нямаме почти никакви наблюдения на подземния океан, за да разберем как тези промени влияят на нещата, които ни интересуват. Ние всъщност летим на сляпо при a време, когато най-много се нуждаем от наблюдения. Освен това, ако опитаме някоя от тези технологии за премахване на въглерод в какъвто и да е мащаб точно сега, няма да можем да измерим или проверим тяхната ефективност или да оценим въздействието върху здравето на океаните и екосистемите.

И така, ние водим инициатива в Океанографския институт Уудс Хоул за изграждане на първият в света интернет за океананаречена Мрежа за жизнените показатели на океана. Това е голяма мрежа от места за акостиране и сензори, които предоставят 4D очи на океаните – четвъртото измерение е времето – които са винаги включени, винаги свързани, за да наблюдават тези процеси на въглероден цикъл и здравето на океана.

В момента има около един сензор за океана в глобалната програма Argo за всяко парче океан с размерите на Тексас. Те се движат нагоре и надолу като пого пръчки, най-вече за измерване на температура и соленост.

Ние си представяме централен център в средата на океански басейн където гъста мрежа от интелигентни планери и автономни превозни средства измерва свойствата на океана, включително въглерод и други жизненоважни признаци за здравето на океана и планетата. Тези превозни средства могат да се скачват, да захранват отново, да качват данни, които са събрали, и да излизат, за да съберат още. Превозните средства ще споделят информация и ще вземат интелигентни решения за вземане на проби, докато измерват химията, биологията и ДНК на околната среда за обем от океана, който е наистина представителен за начина, по който океанът работи.

Наличието на такъв вид мрежа от автономни превозни средства, способни да се връщат и захранват в средата на океана от вълна, слънчева или вятърна енергия на мястото за акостиране и да изпращат данни до сателит, може да постави началото на нова ера на наблюдение на океана и откритие.

Съществува ли технологията, необходима за това ниво на мониторинг?

Ние вече правим голяма част от това инженерно и технологично развитие. Това, което все още не сме направили, е да го зашием заедно.

Например имаме екип, който работи с лазери със синя светлина за общуване в океана. Под водата не можете да използвате електромагнитно излъчване, както правят мобилните телефони, защото морската вода е проводима. Вместо това трябва да използвате звук или светлина, за да комуникирате под вода.

Ние също имаме акустични комуникации група, която работи върху технологии за роене и комуникации между близки превозни средства. Друга група работи върху това как да закачва превозни средства места за акостиране в средата на океана. Друг е специализиран в проектирането на акостиращи места. Друг е изграждането на химически сензори и физически сензори, които измерват свойствата на океана и ДНК на околната среда.

Това лято, 2023 г. експеримент в Северния Атлантик наречен Ocean Twilight Zone Project, ще изобрази по-широкото функциониране на океана върху голямо парче недвижимо имущество в мащаба, в който океанските процеси действително работят.

Ще имаме акустични приемо-предаватели, които могат да създадат 4D изображение с течение на времето на тези тъмни, скрити региони, заедно с планери, нови сензори, които наричаме „миньони“, които ще гледат океана въглероден поток, промени в хранителните вещества и кислорода. “Миньоните” са основно сензори с размерите на бутилка сода, които се спускат до фиксирана дълбочина, да речем 1000 метра (0,6 мили), и използват основно камера на iPhone, насочена нагоре, за да правят снимки на целия материал, плаващ надолу във водния стълб. Това ни позволява да определим колко органичен въглерод си проправя път в тази стара, студена дълбока вода, където може да остане с векове.

За първи път ще можем вижте колко неравномерна е производителността в океана, как въглеродът попада в океана и дали можем да определим количествено тези въглеродни потоци.

Това променя играта. Резултатите могат да помогнат за установяване на ефективността и основните правила за използване на CDR. Навън е Див Запад – никой не гледа океаните и не им обръща внимание. Тази мрежа прави възможно наблюдението за вземане на решения, които ще засегнат бъдещите поколения.

Вярвате ли, че Ocean CDR е правилният отговор?

Човечеството няма много време да намали въглеродните емисии и да намали концентрациите на въглероден диоксид в атмосферата.

Причината, поради която учените работят толкова усърдно върху това, не е защото сме големи фенове на CDR, а защото знаем, че океаните може да са в състояние да помогнат. С океански интернет от сензори можем наистина да разберем как работи океанът, включително рисковете и ползите от океанския CDR.