Вечная мерзлота в почве и гидраты метана Глубоко в океане являются большими резервуарами древнего углерода. По мере повышения температуры почвы и океана резервуары могут разрушаться, высвобождая огромное количество мощного парникового газа метана. Но действительно ли этот метан попадет в атмосферу?
Исследователи из Университета Рочестера-в том числе Майкл Дионисий, аспирант лаборатории Василия Петренко, профессора наук о земле и окружающей среде-и их сотрудники изучали выбросы метана в период истории Земли, частично аналогичный сегодняшнему потеплению Земли. Их исследования, опубликованные в Science, показывают, что даже если метан высвобождается из этих больших природных запасов в ответ на потепление, очень мало на самом деле достигает атмосферы.
"Один из наших главных тезисов заключается в том, что мы должны больше беспокоиться об антропогенных выбросах-тех, которые происходят от человеческой деятельности, - чем о естественных обратных связях", - говорит Дионисий.
Что такое гидраты метана и вечная мерзлота?
Когда растения умирают, они разлагаются на углеродсодержащие органические вещества в почве. В чрезвычайно холодных условиях углерод в органическом веществе замерзает и попадает в ловушку вместо того, чтобы выбрасываться в атмосферу. Это образует вечную мерзлоту, почву, которая была постоянно заморожена - даже летом - в течение более чем одного года. Вечная мерзлота в основном встречается на суше, главным образом в Сибири, на Аляске и в Северной Канаде.
Наряду с органическим углеродом в вечной мерзлоте имеется также обилие водяного льда. Когда лед тает при повышении температуры, почва под ним становится заболоченной, что помогает создать условия с низким содержанием кислорода-идеальную среду для микробов в почве, чтобы потреблять углерод и производить метан.
С другой стороны, гидраты метана, в основном встречаются в океанических отложениях вдоль континентальных границ. В гидратах метана клетки молекул воды удерживают молекулы метана внутри. Гидраты метана могут образовываться только при высоком давлении и низкой температуре, поэтому они, в основном, находятся глубоко в океане. Если температура океана повысится, то повысится и температура океанских отложений, в которых находятся гидраты метана. Гидраты затем дестабилизируются, распадаются и высвобождают газ метан.
"Если даже часть этого быстро дестабилизируется и метан перенесется в атмосферу, мы получим огромное парниковое воздействие, потому что метан-это мощный парниковый газ", - говорит Петренко. "Проблема связана с высвобождением действительно огромного количества углерода из этих запасов в атмосферу, поскольку температура продолжает повышаться."
Исследование ледяных кернов
Чтобы определить, сколько метана из древних углеродных отложений может быть выброшено в атмосферу в условиях потепления, Дионисий и его коллеги обратились к модели Земли в прошлом. Они пробурили и собрали ледяные керны с ледника Тейлора в Антарктиде. Образцы ледяного керна действуют как капсулы времени: они содержат крошечные пузырьки с небольшим количеством древнего воздуха, захваченного внутри. Исследователи используют плавильную камеру для извлечения древнего воздуха из пузырьков, а затем изучают его химический состав.
Исследования Дионисия были сосредоточены на измерении состава воздуха со времени последней дегляциации Земли, 8000-15000 лет назад.
Этот период времени является частичным аналогом сегодняшнего дня, когда земля перешла из холодного состояния в более теплое", - говорит Дионисий. - Но во время последней дегляциации изменения были естественными. Теперь эти изменения вызваны человеческой деятельностью, и мы переходим из теплого состояния в еще более теплое."
Анализируя изотоп углерода-14 метана в образцах, группа обнаружила, что выбросы метана из древних углеродных резервуаров были небольшими. Таким образом, заключает Дионисий, "вероятность дестабилизации этих старых углеродных резервуаров и создания большой положительной обратной связи по потеплению в настоящее время также низка."
Дионисий и его коллеги также пришли к выводу, что выделяющийся метан не достигает атмосферы в больших количествах. Исследователи считают, что это связано с несколькими естественными "буферами"."
Буферы защищают от выброса в атмосферу
В случае гидратов метана, если метан выделяется в глубоком океане, большая его часть растворяется и окисляется океанскими микробами еще до того, как он достигает атмосферы. Если метан в вечной мерзлоте образуется достаточно глубоко в почве, он может окисляться бактериями, которые едят метан, или углерод в вечной мерзлоте никогда не превратится в метан и вместо этого может выделяться в виде углекислого газа.
"Похоже, что какие бы естественные буферы ни были на месте, они гарантируют, что метана не будет много", - говорит Петренко.
Данные также показывают, что выбросы метана из водно-болотных угодий увеличились в ответ на изменение климата во время последней дегляциации, и вполне вероятно, что выбросы из водно-болотных угодий увеличатся, поскольку сегодня в мире продолжается потепление.
Тем не менее, говорит Петренко, "антропогенные выбросы метана в настоящее время превышают выбросы водно-болотных угодий примерно в два раза, и наши данные показывают, что нам не нужно беспокоиться о больших выбросах метана из больших углеродных резервуаров в ответ на будущее потепление; мы должны больше беспокоиться о метане, высвобождаемом в результате человеческой деятельности."
Это исследование было поддержано Национальным научным фондом США и Фондом Дэвида и Люсиль Паккард.