南極洲的冰蓋并不是乍看上去那樣單調(diào)和靜止,它的底部隱藏了為數(shù)眾多的河流與湖泊,以及豐富的生態(tài)系統(tǒng)。在3月15日美國地球物理聯(lián)合會(AGU)召開的一個南極洲冰下水環(huán)境會議上,英國愛丁堡大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院的安德魯?懷特(Andrew Wright)博士公布了最新的測量結(jié)果:目前已知的南極洲冰下湖的數(shù)量達(dá)到386個。這個數(shù)字大幅更新了2002年首次提出的77個。
　　科學(xué)家們相信,南極洲冰蓋和冰川下的水世界中生活著大批的微生物。他們還推測,這些微生物可能在漫長的時間里制造出了大量的甲烷(CH4),通常情況下甲烷被冰封在那里,但是如果上升的氣溫使冰川和冰蓋融化,甲烷則有可能外泄到大氣之中。
　　甲烷是大氣中繼水蒸氣、二氧化碳之后最為重要的溫室氣體。一些科學(xué)家擔(dān)心,南極和北極地區(qū)冰封的甲烷如果隨著全球變暖而被釋放出來,將會對氣候形成正反饋的循環(huán),進(jìn)一步加劇全球變暖。
　　英國布里斯托大學(xué)的地球化學(xué)家杰瑪?沃德姆(Jemma Wadham)的研究小組分別在南極和北極的冰川采了樣本,拿到實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行研究。他們發(fā)現(xiàn),冰里面存在高濃度的甲烷,以及大量的產(chǎn)烷生物。在南極的樣本中,每克冰里有1000萬個產(chǎn)烷生物,在格陵蘭的樣本中,每克里面有10萬個。
　　他們還將這些產(chǎn)烷生物放在瓶子里培養(yǎng)。南極洲的樣本在起初的250天里都沒有什么動靜,接下來卻突然產(chǎn)生了大量的甲烷。格陵蘭的產(chǎn)烷生物一直到今年3月15日都沒有出現(xiàn)任何釋放甲烷的跡象,但沃德姆認(rèn)為它們也許只是需要更多一點(diǎn)的時間。
　　在沃德姆等人得到的樣本中,產(chǎn)烷生物的含量與深海沉積物中的含量不相上下,生物的種類也與北極地區(qū)泥炭和凍土中的產(chǎn)烷生物非常相似。
　　
　　甲烷的“溫室效應(yīng)”
　　
　　2008年發(fā)表在英國《自然》雜志上的一篇文章曾指出,6.35億年前,由于甲烷的釋放,地球迅速升溫,炎熱的氣候取代了冰河期。論文第一作者、美國加州大學(xué)濱河分校教授馬丁?肯尼迪(Martin Kennedy)認(rèn)為,同樣的事件可能在今天再次發(fā)生,而且變化會來得異常迅速――不是在幾千年或幾百萬年里,而是在短短一個世紀(jì)中。
　　“這是一個重要的憂慮因素,因?yàn)橐苍S只要一點(diǎn)點(diǎn)的升溫就能讓禁錮著的甲烷釋放出來。”肯尼迪表示。
　　根據(jù)科學(xué)家的估計(jì),濕地、永久凍土,包括北冰洋下的永久凍土里,以甲烷形式存在的碳的量是現(xiàn)在大氣中以二氧化碳形式存在的碳的至少兩倍。在大氣里,甲烷的含量已經(jīng)是工業(yè)革命前的兩倍。這種增加中有人類活動的作用,包括能源生產(chǎn)和使用等,但也有大約百分之四十來自于自然界。
　　甲烷作為一種溫室氣體的效力是二氧化碳的23-25倍。地球上的甲烷水合物(俗稱“可燃冰”)如果在幾年中有10%釋放到大氣中,那么它對地球輻射的影響就相當(dāng)于二氧化碳增加了十倍。
　　在聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的報(bào)告中,氣溫的曲線總是隨著二氧化碳的水平平滑上升,這是因?yàn)閳D示是根據(jù)線性數(shù)學(xué)模型做出來的。但是肯尼迪和其他一些地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為甲烷能夠在短短幾十年里造成非線性的氣候變化。
　　在他對遠(yuǎn)古氣候的研究中,存在于較低緯度的甲烷水合物首先變得不穩(wěn)定,釋放出甲烷氣體。這些甲烷氣體所造成的升溫使得甲烷水合物的去穩(wěn)定化向著更高的緯度發(fā)展,最終成為一種失控的反饋效應(yīng)傳播到全球。
　　盡管肯尼迪等人研究的是幾億年前發(fā)生的情況,但是他們看到今天發(fā)生的狀況與那時是類似的。在定量評估溫室氣體排放對氣溫變化的貢獻(xiàn)時,IPCC報(bào)告引用了“輻射強(qiáng)迫”的概念,它指的是某種因子造成的太陽輻射的變化�？夏岬弦灿眠@個概念來考察。
　　“如果我們將二氧化碳水平翻一倍或是翻兩倍,會發(fā)生什么情況呢?”肯尼迪擔(dān)心,二氧化碳增加所造成的全球變暖會讓儲藏在自然界的甲烷在一代人的時間里釋放出來。
　　美國加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的地質(zhì)學(xué)和古生物學(xué)教授吉姆?肯尼特(Jim Kennett)同意肯尼迪的看法,認(rèn)為他的思路是正確的�？夏崽厣踔琳J(rèn)為,如果地球的氣候能夠在短短幾十年里發(fā)生巨大的變化,那么甲烷的釋放是唯一可能的引爆器。
　　
　　正在釋放的甲烷
　　
　　“甲烷從永久凍土冒出來是一件正在發(fā)生的事情。今天我們面臨的挑戰(zhàn)是我們無法測量它,所以我們就無掛慮地忽略它�！笨夏岬显�2008年說。
　　現(xiàn)在他所說的無法測量的情況正在發(fā)生改變。一些科學(xué)家在近些年開展了艱苦的野外測量工作,以期查明自然界中的甲烷究竟在以多大的速度向外釋放。
　　來自美國、俄羅斯和瑞典研究機(jī)構(gòu)的一組科學(xué)家從2003年-2008年每年均乘坐俄羅斯的破冰船,到東西伯利亞北極大陸架(ESAS)探測甲烷。他們還在2006年做了一次直升機(jī)考察,在2007年冬天做了一次冰面考察。在這些考察中,他們?nèi)〉昧酥辽?100個海水樣本。然后他們在這個基礎(chǔ)上分析ESAS甲烷釋放的情況。這樣的行動艱苦又周期漫長的研究工作被一些科學(xué)家稱為“灰姑娘科學(xué)”。
　　ESAS由西伯利亞的海岸線向北延伸1000千米,海床中包含了從上一次冰期遺留下來的永久凍土。這里海底的年平均溫度為-1.8到1攝氏度,比地面上的永久凍土的年平均溫度高出12-17攝氏度。
　　美國阿拉斯加大學(xué)國際北極研究中心的娜塔莉亞?沙克霍娃(Natalia Shakhova)及其合作者經(jīng)過數(shù)年的艱苦探測得出的結(jié)果是,ESAS每年以甲烷形式向大氣中釋放出的碳的量約為8×1012克(8TgC)。他們在直升機(jī)上的測量結(jié)果也在大氣中記錄到四倍于北極其他地區(qū)的甲烷濃度。
　　“海底甲烷最后也影響大氣甲烷的濃度,問題就是人們對甲烷,包括二氧化碳,在大氣里面的收支還是了解得很不夠,數(shù)字不準(zhǔn)確。”北京大學(xué)物理學(xué)院大氣科學(xué)系教授王紹武評論說,“現(xiàn)在這項(xiàng)研究加了一個甲烷的源,那么以后在計(jì)算甲烷收支的時候它是可以納入考慮的。”
　　在1月15日的《科學(xué)》雜志上,英國愛丁堡大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院安東尼?布魯姆(Anthony Bloom)等人還從另一個角度考察了甲烷的釋放情況。他們分析了2003年-2005年的衛(wèi)星資料,從中尋找濕地釋放甲烷的量級與分布。
　　他們的研究顯示,赤道地區(qū)的濕地為全球的甲烷釋放貢獻(xiàn)52%-58%。他們還估計(jì),在2003年到2007年期間,由于中緯度的北極地區(qū)的升溫,濕地的甲烷排放增加了7%。用另一個數(shù)字來說,是每年增加大約6TgC。
　　“這些變化對于全球甲烷循環(huán)來說有多重要?”黑曼在評論中寫道,“考慮到全球每年排放的甲烷有大約440TgC,西伯利亞的北冰洋海域和北半球濕地的甲烷排放變化是微不足道的�！暗�是在持續(xù)的變暖之下,這種狀況會持續(xù)嗎?”黑曼繼續(xù)自問自答,“我們不知道�！�
　　一些科學(xué)家與肯尼迪等人持有不同的觀點(diǎn),他們認(rèn)為甲烷的釋放并不是災(zāi)難性的。美國芝加哥大學(xué)的地球科學(xué)教授大衛(wèi)?阿徹(David Archer)指出,大部分甲烷水合物都深埋在地下和海洋里,那些地方人為造成的升溫和甲烷的釋放都會是在千年尺度里發(fā)生的事情。
　　他認(rèn)為甲烷帶來的影響是“長期的但并非災(zāi)難性的”。他在一篇文章中寫道,“從地質(zhì)的時間尺度來說,可以想象的是甲烷水合物會向大氣和海洋中釋放的碳與我們化石燃料燃燒所釋放的一樣多。”
　　(4月8日《南方周末》,作者為該報(bào)記者)

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