诗云:
静卧深海悄无言,一朝融化惹是非。未料悬月缺又圆,甲烷释放为潮催。如诗所言,地球上结构最简单的有机物——甲烷原本静卧于大洋深处。始料未及的是,遥挂天边的月亮“扰其清梦,助其飞天”,也给人们带来了祸事。
那么,月亮是如何“惹祸”,导致甲烷释放的呢?作为重要燃料气体(天然气的主要成分),甲烷释放又将给人类生活带来什么影响?回答上述问题之前,还是先找找甲烷一般都藏在哪吧。
被称为“超级碳库”的北极地区是目前已知的大气甲烷的主要来源地之一。大量甲烷储存在北极的永久冻土层中,而储量更为巨大的甲烷则以水合物的形式埋藏在北冰洋海底,这些“碳循环沉睡巨人”就是我们俗称的“可燃冰”。在高压和低温条件下,甲烷水合物的冰晶体结构能稳定保持,此时的甲烷会被“禁锢”在“冰笼”里。
但随着全球气候变暖进程加快,海水温度会不断升高,这将导致冰晶结构的水合物融化,大量的甲烷会从“冰笼”逃出,最终排放到大气里。
根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告,若从100年的时间尺上考虑,甲烷造成全球变暖的潜力是二氧化碳的28倍。也就是说,大气中甲烷含量的不断上升,将给全人类带来毁灭性的灾难。北极这块对全球气候变化最为敏感的“美丽而易碎的反射镜”,会逐渐成为威胁到全人类生命安全的定时炸弹。如何控制北极地区的甲烷释放,由此也成为亟待攻克的难题。
2020年10月,一项发表在《自然通讯》杂志上的研究指出,月球引起的潮汐是影响北冰洋甲烷释放的又一“幕后黑手”。研究人员通过使用一种叫做测压仪(piezometer)的仪器,测量了北冰洋斯瓦尔巴群岛(Svalbard Islands)西海岸海底沉积物孔隙中海水的压力和温度。
来自测压仪的观测数据表明,海底沉积物中的温度和压力随着潮汐周期的变化而变化:当涨潮时,海表面高度上升,沉积物所受水体压力增大,甲烷释放强度降低;而低潮时,海表面高度下降,水体压力减小,甲烷释放强度增大。
研究人员表示,发生在低潮循环里的北冰洋甲烷排放可能与逸出气体经过的裂隙开度的增大有关。水体中的气体排放通常是流体上升过程中气体出溶、或由于热力学条件发生变化天然气水合物分解的结果,以上情况通常是海底地质活动引起的。例如,海底的断层、裂缝、泥火山等就都是地质活动后留下的“痕迹”。因此,气体经过的裂缝大小便能够影响气体的排放。
这项研究是在海平面以下几百米的深海区域展开的。尽管在深海区域,但即便是非常小的压力变化,也能影响到离海底一米以内的沉积物中的甲烷释放。有意思的是,研究结果同时表明,适度的海平面上升(小于1m)能有效地减少水体中甲烷气体的释放,也在一定程度上能够抵消全球变暖带来的影响。不过,对于“升高的海平面,能在多大程度上‘囚禁’北冰洋海底的甲烷”这一问题的答案,我们仍不得而知。
古有文人咏月赏潮,感其壮阔;今有学者望月观海,将理言说。北冰洋的甲烷释放令我们担忧,但同时值得人们深思和探索的是——神秘的自然与宇宙中,还有多少令我们意想不到的联结?