Танення вічної мерзлоти може не лише прискорювати потепління: вчені виявили несподіваний механізм поглинання вуглецю
Протягом багатьох років науковці вважали, що танення вічної мерзлоти є однією з найбільших загроз для клімату Землі. Коли замерзлі ґрунти відтаюють, вони вивільняють величезні запаси давнього вуглецю, який накопичувався тисячоліттями. Далі цей вуглець потрапляє до річок і зрештою повертається в атмосферу у вигляді вуглекислого газу, посилюючи глобальне потепління.
Однак нове дослідження показало, що ця картина може бути значно складнішою. Виявилося, що процеси, які супроводжують танення мерзлоти, здатні не лише вивільняти вуглець, а й частково вилучати його з атмосфери.
Незвичайне відкриття на Тибетському плато
Міжнародна група дослідників під керівництвом біогеохіміка Лівея Чжана з університету Східного Китаю вивчала річки на Цінхай-Тибетському плато — одному з найбільших регіонів вічної мерзлоти за межами Арктики та Антарктики.
Протягом кількох польових сезонів науковці аналізували воду в 50 річках. Оскільки спостерігати за повним циклом танення мерзлоти в одному місці довелося б століттями, вони застосували інший підхід: порівняли річки на різних стадіях деградації мерзлоти, фактично відтворивши процес у часовому вимірі.
Стародавній вуглець повертається в атмосферу
Результати підтвердили вже відомий механізм. Коли мерзлий ґрунт розтає, мікроорганізми починають активно розкладати органічні речовини, які були законсервовані в землі сотні й тисячі років.
Усі досліджені річки містили концентрацію вуглекислого газу, яка більш ніж удвічі перевищувала рівень, очікуваний при звичайному контакті води з атмосферою. Аналіз показав, що цей вуглець був дуже давнім — понад тисячу років він залишався ізольованим від сучасного кругообігу.
Такі результати узгоджуються з попередніми дослідженнями Арктики, які вже демонстрували, що річки в регіонах вічної мерзлоти можуть бути значними джерелами парникових газів.
Каміння несподівано стало союзником клімату
Найцікавіша частина дослідження стосувалася іншого процесу, який раніше практично не враховувався. Коли мерзлота відступає, на поверхню виходять гірські породи, які тисячоліттями були приховані під шаром льоду та ґрунту. Контакт цих порід з водою і повітрям запускає процес хімічного вивітрювання.
Під час таких реакцій мінерали можуть поглинати вуглекислий газ, розчинений у воді, не дозволяючи йому потрапити в атмосферу. Іншими словами, оголені породи починають працювати як природний поглинач вуглецю. Про активність цього процесу свідчив високий вміст розчинених мінералів, зокрема кальцію, у водах досліджуваних річок.
До третини викидів компенсується природним шляхом
Коли вчені порівняли обсяги вуглецю, що виділявся, і того, який поглинався внаслідок вивітрювання порід, результати виявилися несподіваними. У середньому по регіону новий механізм компенсував приблизно третину викидів вуглекислого газу з річок.
Ще цікавішою виявилася залежність від стану мерзлоти. У районах із суцільним шаром замерзлого ґрунту поглинання компенсувало лише близько 15% викидів. Натомість у місцевостях, де мерзлота вже значно деградувала і збереглася лише окремими ділянками, вивітрювання порід поглинало навіть більше вуглецю, ніж виділяли річки.
У таких випадках система фактично перетворювалася з джерела вуглецю на його поглинач.
Не привід для оптимізму
Попри обнадійливі результати, дослідники наголошують: відкриття не означає, що танення мерзлоти перестало бути кліматичною загрозою.
Проблема полягає в тому, що деякі мінерали, навпаки, можуть виділяти вуглекислий газ під час руйнування. Особливо це стосується порід, багатих на сульфіди, наприклад пірит. Крім того, частина вуглецю, яку поглинають породи, зрештою може знову повернутися в атмосферу через тисячі років після потрапляння до океану.
Новий погляд на кліматичні моделі
Автори роботи вважають, що сучасні кліматичні моделі недостатньо враховують взаємодію між біологічними та геологічними процесами. Раніше танення мерзлоти розглядалося переважно як одностороннє джерело парникових газів. Нове дослідження демонструє, що геологічні механізми можуть суттєво змінювати загальний баланс вуглецю.
Науковці наголошують: для точного прогнозування майбутніх кліматичних змін необхідно враховувати не лише ґрунти та мікроорганізми, а й процеси, що відбуваються в гірських породах.
Дослідження, опубліковане в журналі Nature, показує, що вплив танення вічної мерзлоти на клімат може бути значно складнішим, ніж вважалося раніше. І щоб зрозуміти майбутнє планети, вченим доведеться уважніше придивитися не лише до льоду та ґрунту, а й до каміння під ними.
