埋藏在北极的碳储库可能没有人们以为的那样安全
研究格陵兰西北部的科学家表示，他们发现了甲烷释放的一条此前未被充分重视的路径：冰川融水使原本被认为安全封存在沉积物中的甲烷水合物失稳。该研究聚焦梅尔维尔湾，提示持续的冰盖融化可能重新激活这一很可能发生在末次冰盛期之后的过程。
甲烷水合物是一种不寻常的冻结气体形式，甲烷分子被困在水分子构成的晶格中。它们在海底、永久冻土下方或冰川下方的低温高压条件下形成。其意义极为重大，因为一些估计认为，水合物沉积中的碳含量超过所有常规化石燃料的总和。
这并不意味着其中所有甲烷都已迫在眉睫地准备逸出。但这确实表明，理解这些沉积物的稳定性是一项重大的气候问题。格陵兰的新发现表明，人们原先假定的一条稳定性边界可能比预期更脆弱。
研究人员在梅尔维尔湾发现了什么
该研究团队由曼彻斯特大学的马兹·胡塞领导，他们考察了梅尔维尔湾海底沉积物中已知存在甲烷水合物的区域。在石油和天然气公司于2011年和2013年进行的地震勘测资料中，研究人员识别出海底50个大型凹坑，每个深度可达37米。
这些凹坑聚集在一个接地带楔体附近。接地带楔体是一道长长的土堤，标记着格陵兰冰盖的漂浮舌在末次冰盛期与海底接触的位置。起初，人们以为这些地貌是被翻覆的冰山刮蚀形成的。但后来获取的沉积物岩芯改变了这一判断。
这些岩芯显示，尽管当地的温度和压力条件本应适合甲烷水合物稳定存在，但上部沉积层中几乎没有甲烷。这个矛盾促使研究人员提出了另一种解释：甲烷曾经存在，随后又被冲刷清除了。
一种新的释放机制
研究提出的触发因素是冰川融水。随着冰盖在末次冰盛期之后退缩，融水似乎沿地下通道流动，并扰动了沉积物中的甲烷水合物。胡塞将其描述为一种新近被认识到的甲烷释放路径，而科学家此前实际上默认这些甲烷是“存在银行里”的，处于稳定状态。
这句话背后的含义不难理解。气候科学常常区分活跃排放源和在相关时间尺度上被认为相对安全的碳储库。如果冰川融水能够使水合物沉积失稳，那么大型冰体的退缩就可能不仅仅是抬升海平面和重塑地貌，还可能为额外的温室气体释放打开通道。
海底凹坑提供了那段历史扰动的地质印记。它们并不只是沉积物中的孔洞。在这种解释下，它们证明了随着环境条件变化，甲烷曾向上迁移并改变了海底。
为什么甲烷如此重要
甲烷是一种强效温室气体，即使相对适度的释放也会影响变暖。这就是甲烷水合物备受关注的原因。它们代表着一个巨大的碳库，但其在快速气候变化条件下的行为仍未被充分理解。
这项格陵兰研究并没有表明现代将出现一场大规模甲烷脉冲是不可避免的。但它确实扩展了水合物可能被扰动的机制清单。研究人员此前已经考虑过海洋变暖、永久冻土融化和压力变化。由融水驱动的冲刷又增加了一个需要关注的过程，尤其是在冰川与海洋沉积物相互作用的地区。
这使得这项研究不仅与格陵兰相关。北极其他地方也可能存在类似的冰盖退缩、沉积盆地和含水合物区域组合。如果这一机制被证明具有普遍性，其气候影响可能远超一个海湾。
过去的警示，当下的不确定性
这项研究最引人注目的地方之一，在于它把过去读作未来的警示。末次冰期结束后的世界其实已经做过一次这样的“实验”。大规模冰体退缩，融水通道改变，甲烷似乎因此被动员起来。令人担忧的是，当代变暖可能重新创造足够多的这些条件，让这一过程再次发生。
这并不等同于预示一场迫在眉睫的危机。地质系统可以在很长的时间尺度上运行，释放速率与总量同样重要。不过，这项研究确实使风险图景更加清晰。与其只问变暖海洋是否会从上方使水合物失稳，科学家现在可能还必须问：融水是否会从内部或下方扰动它们。
对于气候研究来说，这是一个重要转变。它表明，一些冰冻圈变化可能比此前认识的那样，更直接地与隐匿的碳储库相互作用。
- 研究人员在梅尔维尔湾识别出50个大型海底凹坑，其中一些深达37米。
- 沉积物岩芯显示，尽管稳定条件有利，甲烷水合物仍已被移除。
- 研究团队提出，末次冰盛期之后冰川融水冲刷走了甲烷水合物。
- 这项研究引发担忧：随着冰盖继续融化，类似过程可能再次被触发。
本文根据《新科学家》的报道改写。阅读原文。
Originally published on newscientist.com