Извержение вулкана Хунга Тонга-Хунга Хаапаи в 2022 году включало в себя механизм самоочищения, ранее не наблюдавшийся учеными, что значительно уменьшило ожидаемые долгосрочные последствия для атмосферы. Задействованные химические процессы могут предложить решение проблемы оценки эффективности мер по сокращению выбросов метана. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
Вулканы оказывают как согревающее, так и охлаждающее воздействие на планету. Выбрасываемый ими пепел и аэрозоли блокируют солнечный свет, что приводит к охлаждению, но углекислый газ и метан являются парниковыми газами и нагревают атмосферу. Сочетание этих факторов обычно вызывает кратковременное похолодание, за которым следует чистое потепление, поскольку газы остаются в атмосфере гораздо дольше, чем частицы.
Благодаря спутниковым технологиям ученые-атмосферологи смогли изучить извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапаи гораздо подробнее, чем любое предыдущее извержение аналогичного масштаба. Хотя в результате извержения было выброшено 330 000 тонн метана, что эквивалентно годовому объему отрыжки двух миллионов коров, авторы новой статьи обнаружили нечто неожиданное: часть метана быстро испарилась. Вместо этого метан превратился в формальдегид (HCHO), который затем трансформировался в углекислый газ и воду.
«Проанализировав спутниковые снимки, мы с удивлением обнаружили облако с рекордно высокой концентрацией формальдегида. Мы смогли отслеживать это облако в течение 10 дней, вплоть до Южной Америки. Поскольку формальдегид существует всего несколько часов, это показало, что облако непрерывно уничтожало метан более недели», — заявил Маартен ван Херпен из Acacia Impact Innovation. «Известно, что вулканы выделяют метан во время извержений, но до сих пор не было известно, что вулканический пепел также способен частично очищать это загрязнение».
Метан из незакрытых скважин или отрыжки скота обычно сохраняется в атмосфере около 10 лет. Хотя это не так долго, как у углекислого газа, он нагревает планету настолько сильнее, что является гораздо более мощным парниковым газом в пересчете на тонну выбросов. Однако если бы его концентрация составляла всего несколько дней, метан был бы практически безвреден с точки зрения климата.
Прошло всего три года с тех пор, как ученые узнали о ранее неизвестном механизме, ускоряющем расщепление метана на другом конце планеты. Пыль из Сахары смешивается с солью в морских брызгах, перемещаясь над Атлантическим океаном, образуя аэрозоли из солей железа. Под воздействием солнечного света соли хлорида натрия распадаются, высвобождая хлор, который разрушает находящийся поблизости атмосферный метан.
«Новым и совершенно неожиданным является то, что тот же механизм, по-видимому, наблюдается в вулканическом шлейфе высоко в стратосфере, где физические условия совершенно иные», — сказал Мэтью Джонсон из Копенгагенского университета, работавший над обоими открытиями.
Поскольку извержение вулкана Хунга Тонга-Хунга Хаапаи произошло под океаном, в атмосферу было выброшено огромное количество соленой воды вместе с богатым железом вулканическим пеплом. Образовавшийся шлейф содержал все необходимые компоненты для образования хлора, уничтожающего метан, что и произошло.
«Теперь мы знаем, что атмосферная пыль — например, от извержения вулкана — влияет на баланс метана, то есть на то, сколько метана поступает в атмосферу и сколько удаляется. Поскольку пыль ранее не учитывалась, важно скорректировать данные, на которых основаны эти оценки», — сказал Джонсон.
В долгосрочной перспективе углекислый газ оказывает наибольшее дестабилизирующее воздействие на климат, но поскольку эффект метана более непосредственный, многие климатологи утверждают, что именно на него следует обратить более пристальное внимание. Учитывая политические препятствия на пути сокращения выбросов метана при добыче ископаемого топлива и производстве мяса, способ ускорения его распада выглядит привлекательным.
Продолжаются исследования по высвобождению частиц солей железа для ускорения разложения метана, но они столкнулись с проблемой проверки. «Как доказать, что метан удален из атмосферы? Как узнать, что ваш метод работает? Это очень сложно», — сказал Йос де Лаат из Королевского метеорологического института Нидерландов.
Спутники могут измерять типичные концентрации метана только там, где много света отражается от поверхности Земли, чего не происходит над океанами. Прямое улавливание углекислого газа из атмосферы может быть ужасно дорогим, но, по крайней мере, в итоге получается продукт, который можно взвесить.
Возможно, ответ кроется в исследовании Hunga Tonga–Hunga Ha’apai: нужно искать формальдегид. Исследование проводилось с использованием прибора TROPOMI на борту спутника Sentinel-5P Европейского космического агентства, но TROPOMI изначально не был предназначен для измерения формальдегида. Команде пришлось внести некоторые тщательные корректировки для корректной работы прибора, но теперь они продемонстрировали, что это возможно в будущем.
