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定时炸弹,潜藏在北冰洋海底,这就是永久冻土层

隐藏在北冰洋海底的“定时炸弹”
定时炸弹,潜藏在北冰洋海底,这就是永久冻土层

当富含冰的永久冻土层裸露在海滩上,并被海浪侵蚀,西伯利亚拉普捷夫海中部的拜可夫斯基半岛的海岸线在夏季逐渐后退。

(图片来源:2017年,P. Overduin)

北冰洋下每年有数百万吨的有机碳和甲烷解冻并泄漏出海面。新的研究表明,气候变化可能会加速温室气体的释放。

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根据美国地质调查局(USGS)的数据,有机物质和甲烷(一个碳原子与四个氢原子结合)中的碳目前被封在海底永久冻土中,这些冰冻沉积物大约是18000到14000年前旧石器时代冰河期末期被390英尺(120米)深海底的。该研究的作者Sayedeh Sara Sayedi是盐湖城杨百翰大学植物和野生动物科学系的博士生,他说,大多数海底永久冻土位于北冰洋大陆架下。

Sayedi补充说,由于沉积物位于如此难以到达的地方,关于有多少碳和甲烷被埋在那里,以及这些气体以多快地速度逃逸到海洋和大气中,只有很少的零星数据。

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一些科学家认为这个温室气体库是一个定时炸弹,它可能会突然喷射到大气中,引发气候灾难。但是Sayedi和她的同事们提出了一个不同的设想:这些气体不会突然释放,而是几个世纪以来一直缓慢而稳定地从永久冻土中渗出。人类活动造成的气候变化可能通过加快排放速度,而使情况变得更糟,但这种加速将发生在几个世纪的过程中,而不是几十年或几年。

萨伊迪告诉趣味科学网说:“尽管如此,我们今天做出的决定将会对它的未来产生影响。”

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在《环境研究快报》(Environmental Research Letters)杂志上的研究中,研究小组试图利用目前可用的所有零碎数据,拼凑出海底永久冻土的全面图景;他们还请25位永久冻土科学家利用他们的专业知识,估算出海底永久冻土每一特定层中隐藏的有机碳含量。通过汇总他们的观点,研究小组获得了整个生态系统的更详细的图像,他们估计永久冻土目前含有约600亿吨(544亿公吨)甲烷和5600亿吨(5080亿公吨)有机碳。

他们估计,每年约有1.4亿吨(1.27亿公吨)二氧化碳和530万吨(480万公吨)甲烷从永久冻土逸出到大气中。根据一份声明,这大致相当于西班牙的碳排放量。作者指出,由于缺乏数据,这些预估的排放量仍然高度不确定。

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作者还得出结论,这些温室气体的排放主要不是由近期的人类活动驱动的,而是在末次冰期(Last Glacial Maximum)之后开始的,当时冰盖处于最大范围。然而,他们写道,“从现在起几百年或几千年”,人类驱动的变化仍可能增加这些排放。

事实上,专家们预计,在未来300年里,如果人类活动产生的碳排放一如既往,海底永久冻土的温室气体排放量将显著增加。如果整个21世纪的排放量上升,那么永久冻土释放的温室气体将比今年年底开始下降并在2100年达到零排放的温室气体多四倍。

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在一切如常的情况下,排放量的增加将在未来几个世纪里不断增加,但仍不足以制造出所谓的“甲烷炸弹”。

Sayedi说,在气候变化模型中如果忽略海底永久冻土中逃逸的碳排放,科学家们存在错误计算排放到大气中的温室气总量的风险,而这可能会扭曲我们设定的减排目标。Sayedi说,在未来的5到10年里,她希望对海底永久冻土的进一步研究可以帮助填补我们知识的空白,并提供更多关于海底到底有多少碳储量,以及有多少碳正在被排出的确定性证据。她说,其他因素,如海冰覆盖的范围,也可能影响泄漏到大气中的气体量,因为海冰可以充当天花板,将气体封在下面。

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温室气体(GHG或GHG)是一种在热红外范围内吸收并释放辐射能,造成温室效应的气体。地球大气中的主要温室气体是水蒸气(H₂O)、二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₂)、一氧化二氮(N₂O)、臭氧(O₂)。如果没有温室气体,地球表面的平均温度将约为- 18°C(0°F),而不是目前的平均15°C(59°F)。金星、火星和土卫六的大气层也含有温室气体。

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碳是一种化学元素,符号为C,原子序数为6。它是非金属的,是四价的——它的原子有四个电子可以形成共价化学键。它属于元素周期表的第14组。碳只占地壳的0.025%。自然存在三种同位素,¹²C和¹³C是稳定的,而¹^ C是一种放射性核素,半衰期约为5730年。碳是自古以来已知的少数元素之一。

BY:Nicoletta Lanese

FY: Tommyzhu

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