生态学家采集湖泊,一个会咕噜咕噜冒泡的湖

来源:http://www.revjohnhenson.com 作者:科技展览 人气:71 发布时间:2019-09-01
摘要:生态学家采集湖泊“甲烷手榴弹”遇火爆炸 Katey WalterAnthony穿过了北极冻土区并研究了300个湖泊,这种一直冒泡的倒是第一次见。沿着布鲁克斯岭的严峻山峰,这个湖大约有20个足球场大

生态学家采集湖泊“甲烷手榴弹”遇火爆炸

Katey Walter Anthony穿过了北极冻土区并研究了300个湖泊,这种一直冒泡的倒是第一次见。沿着布鲁克斯岭的严峻山峰,这个湖大约有20个足球场大,看起来像一大锅沸水。湖水发出嘶嘶声,葡萄柚大的气泡冒出来又爆裂,湖床溢出了一股温室气体。那是甲烷。

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北极快速变暖,冻土层融化,土壤释放出导致全球变暖的二氧化碳。有时冻土融化还会加速湖水的翻滚,导致水体释放出更难消解的气体。如果和这个位于阿拉斯加、被Walter Anthony称为Esieh Lake相似的湖泊在地球上广泛存在,那么它带来的气体体积将会给气候系统带来严重的破坏。

甲烷从冰层之下的泡沫中释放出来,由生态学家凯特伊-沃尔特点燃形成壮观美丽的火焰

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Walter Anthony第一眼见到这湖就怕它会炸。2010年有个来自阿拉斯加州大学费尔班克斯分校的生态学家站在冰冻的北极湖面上点燃了甲烷气体,窜出了一小座火焰塔。更令人担心的是,Esieh Lake的存在是单纯的反常现象,还是一个暗示着北极已经开始释放温室气体的信号?

凯伊特用兵工锹击破水下泡沫,释放的甲烷气体遇火就着

但可以肯定的是,如果变暖了的北极释放出更多会让气候变暖的甲烷,全球变暖将加剧。科学家们称之为反馈回路。Walter Anthony说:“湖泊使冻土融化的速度越来越快。”

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在冰层之下的手榴弹甲烷气泡

图:Jonathan Newton

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不会结冰的北极湖泊

释放甲烷气体的瞬间点燃将形成壮观的火焰

怎么在阿拉斯加找一个有沼气泄漏的湖?没完全冻结的就是。Esieh Lake的气体体积大到吓人,湖水不断地发出噼啪声。

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冰冻湖泊之下随处可见的“甲烷手榴弹”

图:Jonathan Newton

据英国每日邮报报道,当冰冻湖泊释放致命气体遇火形成爆炸火球时,将形成非常美妙的瞬间——冰变成火焰。目前,美国生态学家在阿拉斯加州冰层湖泊上,采集释放“甲烷手榴弹”。

这个湖大部分都很浅,平均只有三英尺深。但当气泡聚集时,湖底会突然下陷。测量结果表明,这湖一个地方下沉至50英尺深,另一个下沉到了15英尺。而当研究人员检查气体样本时,他们发现了“地质”起源的化学特征。

有毒可燃性甲烷气体保存在湖泊冰层以下几厘米处的手榴弹状气泡中,一旦冰下气泡释放出来,气泡中的甲烷气体将溢出,阿拉斯加大学生态学家凯特伊-沃尔特和研究同事可点燃甲烷气体形成壮观的火焰。

换句话说,Esieh Lake排放的甲烷不是直接来自于北极冰冻土融化,而是来自于远古的化石燃料库。Walter Anthony担心的是是否整个北极地区都和Esieh Lake一样埋着数千年化石燃料库存。

凯特伊使用一把兵工锹,刺孔冰层之下的甲烷气泡,当气体从水面洞口涌出,研究人员迅速点燃一根火柴,瞬间可形成壮观的火焰。她说:“我的工作是最糟糕的,因为通常需要点火,冰冻湖泊一个小洞每天可释放10-30升甲烷气体,能够保持全年持续释放气体。像这样的冰冻湖面小洞可凿出上百个,同时存在着大量这样的冰冻湖泊。”

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北极湖泊上释放甲烷气体是非常棘手的,因为多数北极甲烷气体并不是从湖底泥泞中释放,但是永久冻土层中深层冰川水库,这里的甲烷是大气层甲烷成分的数百倍。凯特伊负责这项研究,她通过计算和测量每个气泡希望评估出加拿大黄金溪湖泊能够释放多少的甲烷气体。

图Jonathan Newton

如果地球温度持续升高,大量的有毒气体将释放进入大气层,潜在地对人类带来致命威胁。凯特伊指出,一些具有热点区域的湖泊,甲烷气体将产生很大的气泡,飞机在空中俯视时会拍摄到易于观测到的大洞。

更深的危险

凯特伊说:“你如果能够采集到这些甲烷气体,将有助于形成一种新能源方式。”甲烷是一种致命性温室气体,其燃烧产生的热量比一氧化碳多25倍。通过排放和燃烧甲烷,能够将其转变成危害性相对较小的一氧化碳,而一氧化碳可以生成人类可用能源。

Walter Anthony发表了一项研究,解决了研究冻土的科学家们的中心问题,即它的深度可以达到近5000英尺,并随着一代代植物的死亡和沉陷搁置数万年甚至更长时间。

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因为寒冷,这些富含碳的残留物从未被完全分解,而土壤则一直保存在了冰冷的炼狱中。但是北极变暖了,分解开始了,温室气体被释放了出来。

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图Jonathan Newton

当冻土中的冰楔熔化并产生空隙,填满水之后便形成了热喀斯特湖。研究人员发现,热喀斯特湖的持续增长导致从北极土壤中排放的温室气体排放量将增加2100倍以上。然而冻土带已经有很多这湖了,尽管它总共的覆盖面积还没整个北极陆地表面的6%。

科学家们一直对大气甲烷浓度的急剧上升感到奇怪,自2006以来平均每年2500万吨以上。而Walter Anthony的研究则发现北极湖泊会让这种情况至少再翻一倍。

如果她是对的,那么永冻土融化就相当于增加了一批大型化石燃料排放经济体,相当于两个德国。而且还是在假设只有一个Esieh Lake的情况下。它气体排放的速度比热喀斯特湖更快。

同时,Esieh Lake周围的风景已经带有冻土快速融化的痕迹了,留下了一层裸露的泥泞冰墙和泥炭苔藓组成的小岛。

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图:Jonathan Newton

来自墨西哥国立理工学院的Thalasso表示,他见过的类似泡泡活动的湖泊的气体流量可能比Esieh Lake低100倍。除此之外,他的仪器还检测到了乙烷、丁烷和丙烷,经典的化石来源。

经过数据整理之后,Thalasso初步估计他测算的那个湖每天生产两吨沼气,相当于6000头奶牛的甲烷气体排放量。

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图:Jonathan Newton

糟心的混合物

冻土中有大量的碳和甲烷,所以北极变暖的速度是其他地区的两倍,气体加速释放,导致恶性循环。因此,Esieh Lake湖底的洞如果是个由地下气体爆炸造成的火山口,那它就不再是单纯的热喀斯特湖了。随着冻土中的冰融化和地面不稳定,海岸线的树木也开始倾斜。

来自美国地质调查局的Carolyn Ruppel警告称,需要更多研究来证实北极地区温室气体排放的危险性。从科学的角度来看,这些湖泊正在排放甲烷而不是二氧化碳这件事具有不可否认的有限好处。

甲烷大部分会在十到二十年消散,但二氧化碳会持续几百年甚至几千年。因此尽管甲烷阻碍了气候进步,提高了地球的即时温度,但幸好它没有留下长期遗产。

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