Пепел вулкана Хунга-Тонга разрушал метан в атмосфере
В январе 2022 года произошло подводное извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай, ставшее одним из самых мощных вулканических событий современности. Учёные выявили неожиданный эффект этого извержения: гигантское облако вулканического пепла, вероятно, способствовало разрушению части метанового загрязнения, выделенного самим вулканом. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Об этом пишет Science XXI.
Открытие было сделано с помощью спутниковых наблюдений за шлейфом извержения. Специалисты зафиксировали исключительно высокие концентрации формальдегида — вещества, образующегося на короткое время в ходе химических реакций, разлагающих метан в атмосфере. Поскольку формальдегид существует лишь несколько часов, его аномально высокое содержание служит химическим маркером активного разрушения метана. "Когда мы анализировали спутниковые снимки, мы были удивлены, увидев облако с рекордно высокой концентрацией формальдегида. Мы смогли отслеживать облако в течение 10 дней вплоть до Южной Америки. Поскольку формальдегид существует всего несколько часов, это показало, что облако должно было непрерывно разрушать метан более недели," — приводит слова первого автора исследования Маартена ван Херпена из Acacia Impact Innovation BV ScienceDaily.
Согласно расчётам учёных, вулкан выбросил около 300 гигаграммов (Гг) метана, что примерно соответствует годовым выбросам этого газа более чем двух миллионов коров. При этом шлейф удалял приблизительно 900 мегаграммов (Мг) метана в сутки — величина, сопоставимая с ежедневными выбросами двух миллионов коров. "Известно, что вулканы выделяют метан при извержениях, но до сих пор не было известно, что вулканический пепел также способен частично очищать это загрязнение," — добавляет ван Херпен.
Механизм, по мнению исследователей, связан с необычным сочетанием вулканического пепла, морской воды и солнечного света. Впервые подобная химия была описана в 2023 году, но в совершенно иных условиях: тогда учёные выяснили, что сахарская пыль, переносимая через Атлантический океан, может смешиваться с морской солью от разбивающихся волн, образуя мельчайшие частицы — так называемые аэрозоли солей железа. Под воздействием солнечного света эти частицы высвобождают атомы хлора, которые активно 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," — говорит профессор Мэтью Джонсон с кафедры химии Копенгагенского университета, один из авторов обоих открытий.
Извержение Хунга-Тонга создало исключительно благоприятные условия для такой химии: вулкан извергался под водой и выбросил вверх огромные объёмы солёной морской воды вместе с пеплом, часть которых достигла стратосферы. Исследователи предполагают, что солнечный свет, воздействуя на эту смесь, порождал высокореактивный хлор, который затем реагировал с метаном в шлейфе. Подтверждением процесса стали экстремальные концентрации формальдегида, зафиксированные из космоса. Для наблюдений использовались данные прибора TROPOMI на спутнике Sentinel-5P Европейского космического агентства. "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. Правильность этих поправок была необходима, чтобы подтвердить реальность увиденного," — пояснила Изабель де Смедт из Королевского бельгийского института космической аэрономии.
Метан сегодня отвечает примерно за треть глобального потепления. Хотя его в атмосфере гораздо меньше, чем углекислого газа, он удерживает тепло чрезвычайно эффективно: за 20 лет метан примерно в 80 раз мощнее CO2. При этом метан остаётся в атмосфере около 10 лет, тогда как часть углекислого газа влияет на климат значительно дольше. Именно из-за относительно короткого срока жизни метан считается привлекательной целью для быстрых климатических действий — сокращение его выбросов может дать заметный эффект уже через десятилетие, поэтому снижение метана иногда называют "аварийным тормозом" для климата. Однако это не заменяет сокращения выбросов CO2, необходимого для долгосрочной стабилизации температуры. Открытие также может подтолкнуть исследователей к поиску способов намеренного ускорения разрушения метана. "Как доказать, что метан был удалён из атмосферы? Как узнать, что ваш метод работает? Это очень трудно. Но здесь мы решаем эту проблему, показывая, что разрушение метана действительно можно наблюдать со спутников," — говорит старший автор исследования Йос де Лаат из Королевского нидерландского метеорологического института.
Полученные данные могут заставить пересмотреть расчёты глобального метанового баланса — системы учёта, которая сопоставляет поступление метана из таких источников, как водно-болотные угодья, сельское хозяйство, ископаемое топливо и геологическая активность, с его удалением в результате атмосферных химических процессов. По словам исследователей, атмосферная пыль ранее не учитывалась в этих расчётах в полной мере. "Теперь мы знаем, что атмосферная пыль — например, от вулканического извержения — влияет на метановый баланс, то есть на то, сколько метана поступает в атмосферу и сколько удаляется. Поскольку пыль раньше не принималась во внимание, важно скорректировать данные, на которых основаны эти оценки," — отметил Мэтью Джонсон. В состав научной группы также вошли Дафне Мейдан и Альфонсо Саис-Лопес (CSIC, Испания) и Томас Рёкманн (Утрехтский университет, Нидерланды); исследование поддержано организацией Spark Climate Solutions.
