定時炸彈，潛藏在北冰洋海底，這就是永久凍土層

2024-09-21科學

隱藏在北冰洋海底的「定時炸彈」

當富含冰的永久凍土層裸露在海灘上，並被海浪侵蝕，西伯利亞拉普捷夫海中部的拜可夫斯基半島的海岸線在夏季逐漸後退。

（圖片來源:2017年，P。Overduin）

北冰洋下每年有數百萬噸的有機碳和甲烷解凍並泄漏出海面。新的研究表明，氣候變遷可能會加速溫室氣體的釋放。

根據美國地質調查局（USGS）的數據，有機物質和甲烷（一個碳原子與四個氫原子結合）中的碳目前被封在海底永久凍土中，這些冰凍沈積物大約是18000到14000年前舊石器時代冰河期末期被390英尺（120米）深海底的。該研究的作者Sayedeh Sara Sayedi是鹽湖城楊百翰大學植物和野生動物科學系的博士生，他說，大多數海底永久凍土位於北冰洋大陸棚下。

Sayedi補充說，由於沈積物位於如此難以到達的地方，關於有多少碳和甲烷被埋在那裏，以及這些氣體以多快地速度逃逸到海洋和大氣中，只有很少的零星數據。

一些科學家認為這個溫室氣體庫是一個定時炸彈，它可能會突然噴射到大氣中，引發氣候災難。但是Sayedi和她的同事們提出了一個不同的設想:這些氣體不會突然釋放，而是幾個世紀以來一直緩慢而穩定地從永久凍土中滲出。人類活動造成的氣候變遷可能透過加快排放速度，而使情況變得更糟，但這種加速將發生在幾個世紀的過程中，而不是幾十年或幾年。

薩伊迪告訴趣味科學網說:「盡管如此，我們今天做出的決定將會對它的未來產生影響。」

在【環境研究快報】（Environmental Research Letters）雜誌上的研究中，研究小組試圖利用目前可用的所有零碎數據，拼湊出海底永久凍土的全面圖景;他們還請25位永久凍土科學家利用他們的專業知識，估算出海底永久凍土每一特定層中隱藏的有機碳含量。透過匯總他們的觀點，研究小組獲得了整個生態系的更詳細的影像，他們估計永久凍土目前含有約600億噸（544億公噸）甲烷和5600億噸（5080億公噸）有機碳。

他們估計，每年約有1。4億噸（1。27億公噸）二氧化碳和530萬噸（480萬公噸）甲烷從永久凍土逸出到大氣中。根據一份聲明，這大致相當於西班牙的碳排放量。作者指出，由於缺乏數據，這些預估的排放量仍然高度不確定。

作者還得出結論，這些溫室氣體的排放主要不是由近期的人類活動驅動的，而是在末次冰期（Last Glacial Maximum）之後開始的，當時冰蓋處於最大範圍。然而，他們寫道，「從現在起幾百年或幾千年」，人類驅動的變化仍可能增加這些排放。

事實上，專家們預計，在未來300年裏，如果人類活動產生的碳排放一如既往，海底永久凍土的溫室氣體排放量將顯著增加。如果整個21世紀的排放量上升，那麽永久凍土釋放的溫室氣體將比今年年底開始下降並在2100年達到零排放的溫室氣體多四倍。

在一切如常的情況下，排放量的增加將在未來幾個世紀裏不斷增加，但仍不足以制造出所謂的「甲烷炸彈」。

Sayedi說，在氣候變遷模型中如果忽略海底永久凍土中逃逸的碳排放，科學家們存在錯誤計算排放到大氣中的溫室氣總量的風險，而這可能會扭曲我們設定的減排目標。Sayedi說，在未來的5到10年裏，她希望對海底永久凍土的進一步研究可以幫助填補我們知識的空白，並提供更多關於海底到底有多少碳儲量，以及有多少碳正在被排出的確定性證據。她說，其他因素，如海冰覆蓋的範圍，也可能影響泄漏到大氣中的氣體量，因為海冰可以充當天花板，將氣體封在下面。

溫室氣體（GHG或GHG）是一種在熱紅外範圍內吸收並釋放輻射能，造成溫室效應的氣體。地球大氣中的主要溫室氣體是水蒸氣（H₂O）、二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₂）、一氧化二氮（N₂O）、臭氧（O₂）。如果沒有溫室氣體，地球表面的平均溫度將約為- 18°C（0°F），而不是目前的平均15°C（59°F）。金星、火星和土衛六的大氣層也含有溫室氣體。