被忽视的温室气体排放:甲烷正从北极湖泊中释放

阿拉斯加科学家凯蒂·华特研究的题目在气候变化领域中基本上是被忽视的:甲烷排放。

甲烷是一种温室气体,其温室效应是二氧化碳的23倍多,能吸收更多的热量。因此,甲烷会加剧全球暖化的进程。

解冻产生更多的甲烷

随着全球气温的升高,永冻层解冻。地面上大块的冰融化后留下的洼地形成池塘和湖泊。在池塘和湖泊的底部,细菌以先前被冻结地下的碳为食而排放出甲烷。

因为尚未有对湖泊甲烷排放的详细研究,科学家们担心,未来全球变暖的情况可能远比目前的估计更糟。

在费尔班克斯阿拉斯加大学任教的华特说,在遥远的北方阿拉斯加、西伯利亚,还有其它地方的湖泊正在释放甲烷,其释放速度远超过了我们的估计。

童年对湖泊的热爱

作为测算湖泊甲烷释放量的先驱者之一, 31岁的华特非常热爱她的工作。

华特是所谓的湖泊学家limnologist──由希腊文limne(湖)而来。她对湖泊的热爱可以追溯到她在俄勒冈州和内华达州的童年,以及她与家人在内华达山脉的徒步旅行。

她的父亲和祖父会问她当地巨大的花岗岩石是如何被整齐地一分为二。

“这是石头里的冰起的作用,水冻成冰时会膨胀,膨胀力之大足以使这些岩石裂开──这有些讽刺意味,因为我现在正在北极研究同一过程:水在冻结和解冻的状态中的力量”,华特说:“我记得我从这些问题中得到启发。”

华特在蒙特霍约克女子大学主修生物地球化学,以测量甲烷在北西伯利亚湖泊排放的研究获得博士学位。

个人目标与研究的平衡

上个月,华特考察了美国最北端的社区:位于北冰洋,北极圈以北340英里的阿拉斯加的巴罗。在那里,她从一个湖底喷发出的间歇泉喷气中收集到了更多的甲烷样本。

华特对工作的热情颇具感染力,近年有许多令人兴奋的研究机会,但是她知道有得必有失,她想了很多关于事业和拥有家庭间的平衡问题。

她说:“我想很多女性为家庭而放弃科学研究,我也常听到一些女性说,你可以做好这三个角色中的两个:科学家,母亲,妻子,但很少有人说,很容易做好所有这三个角色”。

暂时,华特还将会经常回到西伯利亚去进行为期几个月的湖泊研究。

“我想真正令人兴奋的是,湖水将会变冷,会翻滚,不管你在不在那儿,反正天然气将冒出来”,华特说:“因此,能够在那里,观察它,并弄清这是怎么回事,这是个重要的机会”。

美国国家大众电台阿特西尔弗曼报道,摘译自:美国国家大众电台(NPR) 翻译:Jennifer Wang

费尔班克斯阿拉斯加大学的研究者凯蒂·华特说,大气中的甲烷有87%来自于北极湖泊的甲烷(沼气)气泡。她是这篇文章的主要作者,文章发表在科学杂志(2007年)10月26日出版的刊物上。她的发现能够帮助科学家理解当前的暖化可能影响大气层中的甲烷含量,而甲烷曾被认为会导致气候变化。“这不仅仅是将要继续发生的事,它是现在正在发生的事,是一个气候变暖的正向反馈,”华特说,“我们估计将来会有10倍于今天大气中的甲烷气体从这些湖中释放出来。释放的时间不确定,如果气候变暖如预期的那样继续发展下去,可能会在几百年到几千年的时间范围内。”

格陵兰岛和南极的冰核显示在全新世早期──约14000年到11500年以前──大气中的甲烷含量明显升高,华特说。“他们发现从那时起在地球北部出现了未知的甲烷源头。”

之前的假设认为甲烷来自水合物或湿地,而这个研究则指出甲烷气泡来自热喀斯特湖,当冻土快速融化时,这里会成为甲烷的一个主要来源。

华特的研究集中在西伯利亚和阿拉斯加,这里在最后一次冰川期,曾经是储存有大量冰雪的永冻土,上面是干燥的草地。在气候变暖时,华特说,永冻土融化了,形成了热喀斯特湖。

“湖泊很快在这个永冻土地区形成了,释放出大量的甲烷,”她说。

在周围的永冻土和湖底,由于解冻,释放出了有机物──死亡了的植物和动物──它们进入湖底变成细菌的食物,然后产生出甲烷。

华特说:“所有这些物质中的碳元素在上千年的时间里被转化成了潜在的温室气体:甲烷和二氧化碳,”华特在论文中推断,在全新纪早期,有33%到87%的新增甲烷来自这些湖泊。

为验证这个判断,华特和她的同事们实地考察了西伯利亚和阿拉斯加北部,研究这里正在释放甲烷的湖泊。另外,他们收集了冻土的标本,在实验室中进行解冻试验,研究永冻土被解冻时会立即释放出多少甲烷。

“我们发现解冻时会很快释放很多甲烷,”她说。

最后,她和其他研究者研究了现存湖泊和以前的湖泊是何时形成的,发现这些湖泊的形成时期与全新纪早期甲烷高发期的时间一致。

“我们又有了新的假说,”她说。“热喀斯特湖的形成过程是今天大气中甲烷的一个来源,同时它也是全新纪早期地球变暖的重要原因。这说明在将来可能还有大量的甲烷从这些湖泊中释放并导致全球变暖。”

这篇论文的共同作者包括南安普敦大学和费尔班克斯阿拉斯加大学自然科学和数学院的马丽·爱德华兹、费尔班克斯阿拉斯加大学地球物理系的盖德·格罗斯、俄罗斯科学院的瑟盖·兹莫夫、费尔班克斯阿拉斯加大学北极生物学系的特里·查彬。该论文得到了国家科学基金会、环保协会和美国宇航局的资助。

大众科学 翻译:金志成

翻译:Jennifer Wang,金志成

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