Вулкан очистил атмосферу: ученые удивлены, как пепел удалял почти 900 мегаграммов метана в сутки

Неожиданное открытие: извержение вулкана Хунга-Тонга способствовало разрушению метана в атмосфере. Ученые обнаружили новый механизм очистки и его потенциал.

Представьте себе: одно из самых мощных вулканических извержений последних лет, произошедшее в Тихом океане, не только вызвало цунами и перевернуло представления о вулканической активности, но и, к удивлению, ученых, помогло очистить нашу атмосферу от одного из главных виновников глобального потепления – метана. Это поразительное открытие, опубликованное в авторитетном журнале Nature Communications, заставляет пересмотреть наши знания о климатических процессах и открывает новые горизонты для борьбы с изменением климата.

Извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай 

Январь 2022 года. Подводное извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в южной части Тихого океана стало настоящим шоком для мира. Мощность этого события превзошла все ожидания, вызвав цунами, нарушив спутниковую связь и оставив после себя гигантское облако пепла, поднявшееся на десятки километров ввысь. Последствия были, безусловно, разрушительными. Однако, как это часто бывает в природе, за стихией последовало нечто совершенно неожиданное – позитивное.

Также читайте: Вулкан Масая скрывает две магматические камеры рядом с Манагуа 

Недавние исследования показали, что этот вулканический гигант, сам будучи источником выбросов, парадоксальным образом помог значительно снизить концентрацию метана в земной атмосфере. Ученые, анализируя данные спутниковых наблюдений, обнаружили, что гигантское облако пепла, выброшенное в атмосферу, запустило химические реакции, которые активно разрушали метан. Это открытие, словно глоток свежего воздуха, проливает свет на сложные взаимосвязи в нашей атмосфере и предлагает новые идеи для борьбы с климатическими вызовами.

Вулканический шлейф как маркер очистки: неожиданные концентрации формальдегида

Ключом к этому удивительному открытию стали спутниковые наблюдения за шлейфом, образовавшимся после извержения. Специалисты, используя высокочувствительные приборы, зафиксировали аномально высокие концентрации формальдегида. Это вещество, в обычных условиях, является временным продуктом химических реакций, в ходе которых разлагается метан. Сам по себе формальдегид существует в атмосфере относительно недолго – всего несколько часов. Поэтому его рекордное содержание в стратосферном шлейфе стало для ученых надёжным и, пожалуй, самым впечатляющим маркером того, что в этот момент происходило активное разрушение метана.

«Мы были удивлены, увидев облако с рекордно высокой концентрацией формальдегида. Мы отслеживали его в течение 10 дней вплоть до Южной Америки», – делится своими впечатлениями первый автор исследования Маартен ван Херпен из Acacia Impact Innovation BV.

Это наблюдение не просто подтвердило наличие химических процессов, но и продемонстрировало их масштаб и продолжительность, простираясь на тысячи километров от эпицентра извержения.

Механизм очистки: сочетание пепла, морской воды и солнечного света

Исследователи подсчитали, что само извержение вулкана выбросило в атмосферу около 300 гигаграммов метана. Эта цифра, по своему масштабу, сопоставима с годовыми выбросами более чем двух миллионов коров. Однако, что действительно поражает, так это скорость, с которой этот шлейф удалял уже существующий в атмосфере метан – приблизительно 900 мегаграммов в сутки. Это эквивалентно ежедневным выбросам огромного стада из миллионов животных.

Механизм этого ускоренного разрушения, как полагают ученые, связан с уникальным сочетанием факторов: вулканического пепла, огромных объемов морской воды, выброшенных в стратосферу, и интенсивного солнечного света.

Впервые подобная химия была описана исследователями лишь в 2023 году, но в совершенно иных условиях. Тогда было установлено, что сахарская пыль, переносимая через Атлантический океан, смешиваясь с морской солью, образует аэрозоли солей железа. Под воздействием солнечного света эти частицы высвобождают атомы хлора, которые, в свою очередь, атакуют молекулы метана и разрушают их.

«Что нового и совершенно неожиданно — так это то, что тот же механизм, по-видимому, работает в вулканическом шлейфе высоко в стратосфере, где физические условия полностью иные», — подчеркивает профессор Мэтью Джонсон с кафедры химии Копенгагенского университета.

Извержение Хунга-Тонга создало, по сути, гигантскую природную лабораторию, где химические реакции шли с невиданной ранее эффективностью.

Стратосферная химия: от пепла к чистому воздуху

Извержение Хунга-Тонга создало исключительно благоприятные условия для запуска этого процесса. Поскольку вулкан извергался под водой, он выбросил в атмосферу колоссальные объемы солёной морской воды вместе с вулканическим пеплом. Часть этой смеси достигла стратосферы, верхних слоев атмосферы, где химические процессы протекают совершенно иначе, чем у поверхности Земли. Именно там, в условиях низкого давления и разреженного воздуха, под действием ультрафиолетового излучения солнца, начался каскад реакций.

Экстремальные концентрации формальдегида, зафиксированные из космоса с помощью прибора TROPOMI на спутнике Sentinel-5P Европейского космического агентства, стали неоспоримым подтверждением этого процесса.

«Извлечение формальдегида из данных TROPOMI в стратосферном вулканическом шлейфе выходит далеко за рамки стандартных условий работы прибора — нам пришлось тщательно корректировать чувствительность спутника с учётом необычной высоты сигнала и учитывать помехи от высоких концентраций диоксида серы», — пояснила Изабель де Смедт из Королевского бельгийского института космической аэрономии.

Этот комментарий подчеркивает сложность задачи и исключительность полученных данных, которые требуют специальных методов обработки.

Метан: враг №1 климата и новая надежда

Метан, несмотря на то, что его концентрация в атмосфере значительно ниже, чем у углекислого газа, является одним из наиболее опасных парниковых газов. За последние 20 лет его способность удерживать тепло примерно в 80 раз превышает аналогичный показатель CO2. Хотя метан остается в атмосфере относительно недолго – около 10 лет, по сравнению с более длительным воздействием углекислого газа, – его мощное теплоудерживающее свойство делает его критически важным фактором в текущем климатическом кризисе. Именно поэтому снижение выбросов метана рассматривается как одна из наиболее перспективных и быстрых мер для замедления глобального потепления.

Такой подход часто называют «аварийным тормозом» для климата, поскольку его эффект может стать заметным уже через десятилетие. Однако важно понимать, что борьба с метаном не отменяет необходимости сокращения выбросов CO2, которые играют ключевую роль в долгосрочной стабилизации температуры планеты. Открытие, связанное с вулканом Хунга-Тонга, может стать не только иллюстрацией важности метан-контроля, но и стимулом для поиска новых, возможно, искусственных способов ускорения разрушения метана.

Глобальный метановый баланс под прицелом: пересмотр расчетов

Полученные данные имеют далеко идущие последствия для всего научного сообщества, занимающегося климатическими исследованиями. Они могут заставить пересмотреть глобальный метановый баланс – систему учёта, которая сопоставляет поступление метана из различных источников, таких как водно-болотные угодья, сельское хозяйство, сжигание ископаемого топлива и геологическая активность, с его удалением в результате атмосферных химических процессов.

«Теперь мы знаем, что атмосферная пыль — например, от вулканического извержения — влияет на метановый баланс. Поскольку пыль раньше не принималась во внимание, важно скорректировать данные, на которых основаны эти оценки», — отмечает Мэтью Джонсон.

Это означает, что наши текущие представления о том, сколько метана поступает в атмосферу и сколько ее покидает, могут быть неполными. Включение вулканической активности и, возможно, других природных явлений, связанных с выбросами пыли, в расчеты метанового баланса, позволит получить более точную картину глобального потепления и более эффективно планировать меры по его сдерживанию.

В состав научной группы, проводившей исследование, вошли также Дафне Мейдан и Альфонсо Саис-Лопес (CSIC, Испания) и Томас Рёкманн (Утрехтский университет, Нидерланды), а исследование было поддержано организацией Spark Climate Solutions.

Ранее на сайте «Пронедра» писали: Вулканический покров сохранил древний ландшафт Анд словно Помпеи