Подводный вулкан Хунга-Тонга устроил масштабный химический эксперимент в атмосфере

Гигантский природный реактив: как вулкан помог науке

В январе 2022 года подводный вулкан Хунга-Тонга–Хунга-Хаапай в южной части Тихого океана взорвался с силой нескольких атомных бомб. В результате этого взрыва в атмосферу поднялся гигантский столб пепла, газа и морской воды, достигший высоты 55 километров. Сегодня исследователи сообщают, что химические реакции внутри этого облака могли частично нейтрализовать собственное загрязнение от извержения. А именно — они запустили разрушение метана, одного из самых опасных парниковых газов. Такие выводы были сделаны благодаря спутниковым данным, которые отследили уничтожение метана. Результаты исследования, опубликованные 7 мая в журнале Nature Communications, помогут учёным оценить перспективы ускоренного удаления метана из атмосферы для замедления глобального потепления.

Почему метан так важен для климата?

На сегодняшний день метан ответственен примерно за треть глобального потепления. Примечательно, что, хотя этот газ удерживает тепло гораздо эффективнее углекислого газа, его разрушить значительно легче. Метан сохраняется в атмосфере всего около десяти лет — в отличие от CO₂, который может задерживаться там на столетия. Именно этот относительно короткий жизненный цикл делает метан привлекательной целью для геоинженерных проектов, направленных на ускоренное разрушение метана.

Как извержение помогло проверить технологии борьбы с потеплением?

Маартен ван Херпен, физик из консалтинговой фирмы Acacia Impact Innovation (Нидерланды), утверждает, что надёжный способ измерения успеха — это обязательное условие для любых стратегий по удалению метана. Извержение вулкана предоставило ван Херпену и его коллегам редкую возможность проверить, насколько точно они могут quantifying разрушение метана из космоса. «Если мы можем увидеть этот процесс в вулканическом шлейфе, — поясняет ван Херпен, — то мы увидим его и при гипотетическом вмешательстве».

Химический механизм: роль хлора и вулканического пепла

Один из способов расщепить молекулы метана — использовать высокореакционноспособные атомы хлора. Более ранние работы команды ван Херпена показали, что атомы хлора могут образовываться, когда богатая железом пыль из пустыни Сахара смешивается с солёными морскими брызгами над Атлантикой. Под воздействием солнечного света между железом и солью запускаются химические реакции, высвобождающие хлор в его активной атомарной форме. Учёные предположили, что вулканический пепел способен вызывать аналогичные реакции, и извержение 2022 года стало идеальной средой для проверки этой гипотезы.

Спутниковые данные и неожиданная находка

Чтобы подтвердить свои догадки, исследователи обратились к прибору Tropospheric Monitoring Instrument Европейского космического агентства. Этот спутниковый инструмент отслеживает загрязнение воздуха и парниковые газы по всему миру. Поскольку метан трудно измерить над океаном (из-за схожих длин волн поглощения света водой), команда искала формальдегид как доказательство присутствия активного хлора. Важно отметить, что формальдегид не выбрасывается вулканами, а образуется именно при разложении метана. В вулканическом шлейфе формальдегид оставался обнаруживаемым в течение нескольких дней, хотя в норме он распадается за часы. Это говорит о том, что его непрерывно вырабатывали текущие химические реакции.

Фолькерт Бурсма, атмосферный учёный из Университета Вагенингена (Нидерланды), не участвовавший в исследовании, называет этот результат весьма неожиданным: «То, что наблюдались такие уровни формальдегида, действительно удивительно. Это указывает на процесс, о котором я сам не знал».

Масштаб разрушения метана и его ограничения

Извержение 2022 года создало необычайно благоприятные условия для подобной химии. Обычно хлор не является основным компонентом вулканических выбросов, однако в данном случае взрыв произошёл на глубине 150 метров ниже уровня моря. Благодаря этому в атмосферу поднялось более ста миллионов метрических тонн солёной воды. Исследователи подсчитали, что реакции с участием хлора уничтожали примерно 900 тонн метана в день после извержения. Это довольно скромная величина по сравнению с расчётным общим выбросом метана от взрыва — 300 000 тонн.

Мнение скептиков: стоит ли использовать хлор?

Тем не менее некоторые исследователи считают, что применение хлора для разложения метана, скорее всего, создаст бóльшую проблему, чем сам метан. «Думаю, нам не следует даже приближаться к идее впрыскивания хлора в стратосферу, — предупреждает Пит Эдвардс, атмосферный химик из Йоркского университета (Англия). — Мы уже делали это раньше, и ничего хорошего из этого не вышло». Он имеет в виду хлорфторуглероды — хлорированные химикаты, которые попадали в атмосферу из хладагентов и аэрозольных баллончиков. Именно они стали причиной серьёзного истощения озонового слоя и появления озоновой дыры над Антарктидой. Хлор гораздо охотнее реагирует с более распространёнными молекулами атмосферы, например с озоном, чем с относительно редким метаном. Особенно это актуально для холодной стратосферы, где, по словам Эдвардса, хлор взаимодействует с озоном примерно в 380 раз быстрее, чем с метаном. «Хлор в стратосфере — это очень плохо», — резюмирует учёный.

Что делать дальше? Приоритеты климатической политики

Фолькерт Бурсма призывает не торопиться с внедрением подобных схем. По его мнению, прежде всего необходимо сокращать выбросы как метана, так и углекислого газа. «Мы все отлично знаем, что нужно делать, — подчёркивает он. — И это не впрыскивание хлора в стратосферу, а просто обеспечение снижения выбросов».

Таким образом, уникальное извержение вулкана Хунга-Тонга не только продемонстрировало природный механизм разрушения метана, но и позволило учёным проверить инструменты для оценки будущих геоинженерных проектов. Однако прежде чем применять подобные методы на практике, предстоит взвесить все экологические риски. Подробнее о современных подходах к изменению климата и парниковых газах вы можете прочитать в наших других статьях.

По материалам www.sciencenews.org (Автор Javier Barbuzano)