奇怪的湖泊在高纬度的北极地区喷出易燃气体。

埃西湖喷出大量的甲烷,这是一种温室气体。
4月25日,美国东部时间2019-6:45
一幅显示研究人员点燃从结冰的湖中逃逸vwin手机出来的甲烷的动画图像

甲烷,高度易燃气体,冬天被困在一些北极湖泊的冰下。如果在冰上打一个洞,逸出的气体可以点燃成一个火球。

费尔班克斯大学

9月8日,2017,对凯蒂·沃尔特·安东尼来说是个激动人心的约会。在这凉爽的地方,无风之夜,她第一次来到阿拉斯加的艾西湖。很少有人到这片偏远的荒野去。它被苔原和凌乱的云杉覆盖着。成千上万的湖泊点缀着这个地区。但沃尔特·安东尼很快意识到这个湖很奇怪。当她的船在上面滑行时,她来到一个水好像在沸腾的地方。

水不热。但它又翻滚又嘶嘶作响。各种大小的气泡涌上水面,表面爆裂。一个泡泡,和垒球一样大,发出一声响亮的声音布隆克因为它破裂了。这些气泡覆盖了一片比足球场还大的湖面。他们用力站起来,慢慢地把她的船推到一边。

沃尔特·安东尼俯身在船的边缘,在一个瓶子里收集了一些气泡。然后她划了根火柴,打开瓶子,释放出她刚刚收集的气体。煤气着火了!

在瓶子上跳动的黄色火焰证实了她的怀疑。它显示vwin手机湖中喷出了可燃气体,叫做甲烷。每个分子(ch)包含一个碳原子与四个氢原子结合。

作为一种温室气体,甲烷可以吸收太阳辐射,使大气变暖。甲烷,除了二氧化碳,是全球变暖的主要来源。后来的计算表明,这个小湖每天喷出大量的这种气体,大vwin手机约2000公斤(4400磅)。

沃尔特·安东尼在费尔班克斯的阿拉斯加大学工作。她是个石灰学家,研究湖泊的科学家。到目前为止,她在北极研究了300多个。许多人释放甲烷。但伊西湖是不同的。当气泡挤上来时,她能听到一声低沉的咕噜声,猛烈地,穿过湖底的泥。她说:“这声音真是太棒了。”它是从她船下面深处传来的。“我以前从没听说过。”

甲烷气泡漂浮在埃西湖的表面。
当甲烷从阿拉斯加的埃西湖冒出来时,海水似乎沸腾了。
K沃尔特安东尼

科学家认为,在未来100年里,北极地区可能会释放出大量的甲烷。天然气作为冻土释放,称为永久冻土,升温和解冻。一些科学家担心,这种甲烷会使世界变暖的速度比他们预想的要快。

沃尔特·安东尼花了近20年的时间来理解这种威胁。她正试图测量正在变暖的北极湖泊释放出多少甲烷。对她来说,以西湖可能是个警告。如果其他湖泊也有同样的反应,北极可能会比任何人预期的要燃烧更多的甲烷。她说:“我们甚至不知道下面有多少汽油。”“这是一张外卡。”

因此,了解埃西湖的情况很重要。

腐烂糠

永久冻土覆盖了整个阿拉斯加北部2200万平方公里(850万平方英里)的领土,加拿大欧洲和亚洲。这是一个比美国和加拿大加起来还要大的地区。这种冻土含有丰富的有机物——数百年或数千年前植物的残骸。

显示北极永久vwin手机冻土位置的地图
多年冻土vwin手机呈现出不同的紫色色调,覆盖了2200万平方公里(850万平方英里)的北极地区。当它融化时,它可能成为甲烷的主要来源。
菲利普·雷卡切维奇,环境署/电网ARENDAL

这些死植物在完全腐烂之前就冻死了。但随着永久冻土的融化,单细胞微生物已经开始在这些植物残骸上进食。他们把死的东西分解成糊状,就像厨房里的垃圾堆一样。沿途,微生物释放出甲烷和另一种碳基气体,二氧化碳(CO

科学家们早就知道融化的永久冻土会释放出这些气体。目前尚不清楚的是,可能会有多少资金流出,速度有多快。人们尤其关心甲烷。在100年的时间里,它能吸收20倍以上的热量,克,克,就像二氧化碳一样。一旦进入大气层,甲烷慢慢地转化成二氧化碳,这也是一种温室气体。

沃尔特·安东尼(WalterAnthony)一直在计算北极湖泊的甲烷喷涌量。她从2002年开始,当她在阿拉斯加大学攻读博士学位时。那时,她大部分时间都在西伯利亚度过,在俄罗斯东北部。

冻土融化会使地面凹陷。这些低洼地带充满了水,形成了所谓的“热岩溶”湖泊。沃尔特·安东尼在船划过西伯利亚的一个湖泊时,看到甲烷气泡冒出来,叫做舒淇。但她无法预测泡沫会在哪里出现。所以她无法捕捉或测量它们。

星空

她从切尔斯基东北科学站的一位生态学家那里得到了一些建议,俄罗斯。这个谢尔盖·齐莫夫建议她尝试一种新的方法:等到冬天把湖面冻住。冰可能会捕获甲烷气泡,vwin手机告诉她煤气在哪里积聚。

2002年10月,她穿上一件羽绒服,走到外面寒冷的地方。她把湖冰上的雪铲掉,然后把水倒在上面。这使冰变得光滑,以便她能透过它看到下面的湖。

冬天,甲烷被困在一些北极湖泊的冰下。如果在冰上打一个洞,逸出的气体可以点燃成一个火球,就像这段视频。
阿拉斯加大学费尔班克斯分校/YouTube

她说:“这就像看着繁星满天的夜空。”白色的气泡在下面黑暗的水背景下显得格外突出。第一次,她意识到大多数气泡都是在非常特定的地方出现的,而且总是在相同的地方。现在她知道那些地方在哪里了。

她用撬棍在冰上凿洞。(她得到一个叫德米特里·德拉鲁克的大家伙的帮助,他还是当地的消防队员,传教士和健美运动员。)她和德鲁克插入瓶子,有倒置的漏斗,收集冒出的气体。即使在冰融化后,他们仍将气泡捕集器保持在原位。

在泡了一年之后,沃尔特·安东尼终于可以计算出有多少甲烷在冒泡。结果呢,她说,让她“非常惊讶”。

科学家们认为,大多数甲烷是在不形成气泡的情况下渗出的。他们认为气泡只含有一点点气体。但沃尔特·安东尼发现,这些气泡所含的甲烷远远超过了其他方式渗出的甲烷。因为科学家们错过了这些气泡,他们低估了湖泊喷出的甲烷量。

正面反馈

北极热岩溶湖泊的航空影像
数千个热喀斯特湖(有些在这里看到)点缀着阿拉斯加的北极景观,加拿大和俄罗斯。这些湖泊在下个世纪可能释放出大量的甲烷。
K沃尔特安东尼

西伯利亚表面遍布数千个热岩溶湖,阿拉斯加和加拿大。如果沃尔特·安东尼的测量结果对所有人都是正确的,然后这些湖泊的甲烷排放量可能是人们想象的五倍。

“这当然是一个突破,”大卫·麦奎尔说。“这让我们对热喀斯特湖的重要性有了更好的认识。”他是一位永冻土科学家,同时在费尔班克斯的阿拉斯加大学工作。

一旦形成了一个热岩溶湖,下面的永久冻土现在融化得更快了。这在一定程度上是因为较暗的湖泊比冻土吸收更多的阳光。沃尔特·安东尼和她的合作者估计,到2100年,北极永久冻土融化的速度会使其释放的碳量是人们预测的两倍。(这个“碳”包括甲烷和二氧化碳。)那,反过来,会引起更多的变暖,更多的永久冻土融化,然后释放更多的温室气体。

科学家称这种恶性循环为正面反馈一些估计表明到2100年,从融化的永冻层得到的积极反馈可能会导致额外的0.3摄氏度(0.54华氏度)的全球变暖。

听起来可能不太像。但是,如果人们仍然希望阻止地球变暖超过另一个1.5摄氏度(2.7华氏度),这可能会有很大的不同。


自1700年以来,地球大气中的甲烷含量增加了一倍多,从不足每十亿分之700到超过每十亿分之1800。大多数甲烷来自人类活动,如天然气钻探,饲养奶牛,倾倒垃圾的腐烂和森林和农田的蓄意焚烧。
图表:2度学院

“这有点像逆风,”史蒂夫苦闷地说。他是达勒姆新罕布什尔大学的气候科学家。他说:“这只会让一切变得更困难。”这意味着人们将不得不减少更多的温室气体排放。

但是,即使是这些关于碳基气体被永冻层喷发的预测,也没有考虑到从伊西湖冒出的甲烷的数量。沃尔特·安东尼刚刚开始研究那个湖。

热点地区

一张埃西湖的照片,湖中央有褐色斑块。
阿拉斯加的埃西湖看起来很平静,但它每天会冒出2000公斤甲烷。湖中的褐色斑点表明气泡在湖底以如此大的力量上升,从而vwin手机将泥带到湖底。
K沃尔特安东尼

她的团队的两名成员于2017年4月在飞机上第一次发现了艾西湖。在几天的飞行中,他们经过数百个湖泊。大部分仍然覆盖着冬天的冰。但是梅兰妮·恩格拉姆和艾伦·邦杜兰特注意到一个湖有两个没有冰的大黑点。他们推测这些是“热点”,即气体迅速冒泡,足以阻止任何冰形成的区域。

五个月后,沃尔特·安东尼第一次来到湖边。一个研究生,她的丈夫和他们的两个儿子,她爬上一条船,沿着一条河行驶了四个小时到达湖边。曾经在那里,很容易找到甲烷的热点。

把皮艇划到冒泡的地方实际上“有点吓人,”珍妮尔·夏普说,这次旅行的研究生。不是很吓人,但很奇怪。“就像水在沸腾,”她说。“冒出来的气泡和你的头一样大。”

沃尔特·安东尼和她的团队于2018年5月返回伊西湖。他们在山坡上露营,可以俯瞰其中一个冒泡的地方。用声纳在湖边划过,或声音脉冲,以绘制其底部。湖的大部分只有一米(3英尺)深。但在每个热点下,她在湖底发现了一个很深的火山口。其中一只跳入了15米(49英尺)的深度。

崩塌山

Walter Anthony夏普和其他几个人于2018年8月再次回到湖中。到达时,他们看到了永久冻土无情融化的新证据。他们三个月前宿营的山坡正在坍塌。地上的泥泞裂缝已经裂开了。厚达1.5米(5英尺)的土块从山坡上滑下。

在那次旅行中,Fr_d_ric Thalasso进行了第一次精确的气体测量。他是墨西哥城国立理工学院的石灰学家。多年来,他和沃尔特·安东尼一起游览了许多北极湖泊。他惊讶地发现,这一次释放甲烷的速度比他见过的大多数人快100倍。

沃尔特·安东尼通过测量气体中的放射性碳14来确定甲烷源的年代。碳-14在植物活着的时候会在植物中积累。植物死后,它们的碳14慢慢地分解成氮。科学家知道碳14的消失有多快。所以通过测量剩下多少,他们可以弄清楚收集它的植物在多久以前就已经存在了。

沃尔特·安东尼的碳14测量结果表明,埃西湖的甲烷来自一个非常古老的源头。vwin手机这些腐烂的植物至少在40000年前死亡,甚至可能在数百万年前死亡。

她现在认为制造这种甲烷的微生物正在吃某种化石燃料。它们可能生活在埋藏在湖底某个地方的煤层中(由古代植物制成),甚至在永久冻土下面。

甲烷会从岩石的裂缝中渗出,直到它撞到上面的永久冻土。气体不能通过这个冻结的屏障。所以它在冻土下面被收集了数万年。

一张山坡侵蚀坍塌成泥的照片
融化的永久冻土使这座山坡逐渐坍塌成了一片泥泞。
K沃尔特安东尼

大繁荣

当伊利湖下面的永久冻土完全融化到底部时,这种情况可能发生了变化,沃尔特·安东尼现在相信了。突然间,所有的甲烷都有了一种逃生的方法。

起初,煤气可能会猛烈地爆炸。她说这可以解释湖底的两个深火山口。如果那是真的,那么以西湖可能不是唯一发生这种情况的地方。

科学家在西伯利亚的永久冻土中发现了更大的火山口。一,发现于2014年,深50米(约160英尺)。爆炸在地面上撕开了这个洞,将大块的泥土抛到125米(400英尺)以外。并不是每个人都同意爆炸的原因。但有一种观点认为,它们是由从地下喷出的甲烷触发的。

出现类似甲烷爆炸的证据vwin手机陨石坑在挪威北部北极海底的部分地区。两年前发现的有的跨越一公里(0.6英里)。

重要的是,其中一些甲烷来自科学家尚未计算的来源。当科学家谈论永冻土碳时,它们是指埋在永久冻土中的死植物,哪些微生物会变成甲烷和二氧化碳。

但伊西湖的甲烷可能来自更深的源头,一个在永久冻土下面。如果这是真的,融化的永冻层释放出的甲烷比科学家们想象的要多得多。

大问题

弗罗金说,沃尔特·安东尼在埃西湖的发现“非常有趣和迷人”。他指出,这个湖可能会变成一个怪诞的事件——这是唯一的一个。从一个湖泊中冒出的甲烷几乎不足以改变世界气候。

但如果其他湖泊也开始以同样的方式行动呢?“那就很重要了,”他说。“太大了。”

沃尔特·安东尼担心会是这样。甲烷可能被困在整个北极地区的永久冻土之下,她说。其中大部分来自深埋的化石燃料。只要永冻层在那里停止上升,气体就会慢慢积聚。在一些地方,那可能会超过一百万年。

问题是,这种气体是否会导致更多的湖泊,如伊西湖。

“随着永冻土融化,变得更像瑞士奶酪,”沃尔特·安东尼说,“认为我们将看到越来越多的这些是合乎逻辑的。”

权力话语

关于强词的更多信息

北极的属于北极圈的地区。该圆的边缘被定义为北半球冬至的最北端,在夏至夏日的最南端可以看到太阳。北极高纬度地区是该地区最北的第三。这是一个一年中大部分时间冰雪覆盖的地区。

气氛环绕地球或其他行星的气体的外壳。

原子化学元素的基本单位。原子是由一个致密的原子核组成的,它包含带正电的质子和不带正电的中子。原子核被一团带负电荷的电子绕着轨道运行。

原子序数为6的化学元素。它是地球上所有生命的物理基础。碳以石墨和钻石的形式自由存在。它是煤的重要组成部分,石灰石和石油,能够自我结合,化学上,为了形成大量的化学物质,生物学和商业上重要的分子。

碳14年代测定从一个曾经存在的物体上确定物质年龄的过程。这是基于比较存在的任何碳-12与碳-14的相对份额。这个比率随着放射性碳-14的衰变而变化,并且不会被取代。由于碳14的衰变以稳定的速率发生,它提供了一种确定对象年龄的方法,但只要碳14没有全部衰变为碳12。

二氧化碳(或))_无色,所有动物吸入的氧气与所吃的富含碳的食物发生反应时产生的无臭气体。当有机物燃烧(包括石油或天然气等化石燃料)时,二氧化碳也会释放出来。二氧化碳是温室气体,在地球大气中吸收热量。植物在光合作用中将二氧化碳转化为氧气,他们自己制作食物的过程。

气候一个地区通常存在的天气条件,一般来说,或者在很长一段时间内。

堆肥分解中的最终产品,或者分解,树叶,植物,蔬菜,肥料和其他曾经的生物材料。堆肥是用来丰富花园土壤的。蚯蚓有时也有助于这个过程。

陨石坑一个大的,在地面或行星或月球表面的碗状空腔。它们通常是由爆炸或陨石或其他天体的撞击引起的。这种撞击有时被称为坑蚀事件。

衰退一种过程(也称为“腐烂”),当一个死的植物或动物被细菌和其他微生物消耗时,它会逐渐分解。(对于放射性材料)放射性同位素释放能量和亚原子粒子的过程,这意味着某种元素的物理不稳定形式。及时,这种脱落将把不稳定的元素转变成一个稍有不同但稳定的元素。例如,铀-238(具有放射性,或不稳定,同位素)衰变为镭-222(也是放射性同位素);衰变为氡-222(也有放射性)。衰变为钋-210(也有放射性)。衰变为铅-206-稳定。不会再发生衰变。从一种同位素到另一种同位素的衰变率可能在不到一秒到数十亿年的时间范围内。

反馈对某一特定行为或决定的反应或评价。或推动或夸大某个方向变化的过程或过程组合。例如,随着全球变暖,北极冰盖消失,太阳变暖的能量将更少地反射回太空。这将有助于提高地球变暖的速度。这种变暖可能会引发一些反馈(如海冰融化),从而导致更多的变暖。

燃烧一些燃料,产生一种能释放光和热的火焰。

易燃容易燃烧的东西。

足球场运动员踢美式足球的场地。由于它的大小和熟悉度,许多人用这个领域来衡量事物有多大。调节场(包括末端区域)长360英尺(约110米),宽160英尺(约49米)。

一些可以改变身体运动的外部影响,把尸体紧紧地抱在一起,或在静止物体中产生运动或应力。

化石任何保存下来的古代生命遗迹或痕迹。有许多不同类型的化石:恐龙的骨骼和其他身体部位被称为“身体化石”。像脚印这样的东西被称为“痕迹化石”。甚至恐龙粪便的标本也是化石。形成化石的过程称为化石化。

化石燃料任何燃料,如煤,石油(原油)或天然气——它们在地球内部从腐烂的细菌残骸中发展了数百万年,动植物。

全球变暖由于温室效应,地球大气总温度逐渐升高。这种影响是由二氧化碳含量增加引起的,空气中的氯氟碳和其他气体,其中许多是人类活动释放的。

研究生通过上课和进行研究而获得高级学位的人。这项工作是在学生已经大学毕业(通常有四年的学位)之后完成的。

温室气体通过吸收热量而产生温室效应的气体。二氧化碳是温室气体的一个例子。

宇宙中最轻的元素。作为一种气体,无色,无臭且高度易燃。它是许多燃料的组成部分,构成活组织的脂肪和化学物质。它是由一个单电子围绕着一个质子(作为它的核)而形成的。

湖沼学研究内陆水域的生态学分支,包括湖泊,河流和地下水。在这个领域工作的科学家被称为湖沼学家.

甲烷化学式为ch的碳氢化合物(意味着有四个氢原子与一个碳原子结合)。它是被称为天然气的天然成分。它也由湿地中的植物分解物释放出来,被奶牛和其他反刍动物打嗝。从气候角度来看,甲烷在吸收地球大气热量方面比二氧化碳强20倍,使之成为一种非常重要的温室气体。

微生物微生物的简称。一个小得不能用肉眼看到的生物,包括细菌,一些真菌和许多其他生物,如阿米巴。大多数是由单个细胞组成的。

分子一种电中性原子团,代表尽可能少的化学化合物。分子可以由单一类型的原子或不同类型的原子组成。例如,空气中的氧由两个氧原子组成(O)但是水是由两个氢原子和一个氧原子组成的(Ho)。

有机的(化学)表示某物含碳的形容词;也指构成活生物体的基本化学物质。

多年冻土连续冻结至少两年的土壤。这种情况通常发生在极地气候中,年平均气温接近或低于冰点。

博士学位(也被称为博士学位)大学提供的一种高级学位,通常在学习5或6年后,用于创造新知识的工作。人们只有在第一次完成大学学位(通常需要四年的学习)后才有资格开始这类研究生学习。

有效的形容某种东西的形容词(如细菌,毒药,药物或酸)很强或很强的。

压力均匀施加在表面上的力,以每单位面积的力计量。

辐射(物理学)能量传递的三种主要方式之一。(另外两个是传导和对流)在辐射中,电磁波把能量从一个地方传递到另一个地方。与传导和对流不同,需要材料来帮助能量转移,辐射能把能量通过空的空间传递出去。

放射性的形容不稳定元素的形容词,例如铀和钚的某些形式(同位素)。这些元素被认为是不稳定的,因为它们的原子核释放出的能量被光子和/或一个或多个亚原子粒子带走。这种能量的释放是通过一种叫做放射性衰变的过程进行的。

西伯利亚亚洲北部的一个地区,几乎所有这些都属于俄罗斯。这片土地以鞑靼人的语言命名,其中siber指的是安眠地。这个地区幅员辽阔。它已经出名很久了,严冬温度可以降至-68摄氏度(-90华氏度)。

声纳探测物体和测量水深的系统。它的工作原理是发出声音脉冲并测量回声返回的时间。

云杉针叶树一种针叶常绿树。

热喀斯特北极的一块土地,其表面随着下面的永久冻土融化而形成凹坑和山谷。这些洼地会聚集冰雪,形成浅湖(热岩溶湖)湖面一片漆黑,它会收集大量的太阳能,它周围的地面温度更高。

冻原感冒了,通常在遥远的北方地区的低地地区。底土永久冻结。在夏天,苔原的表层土壤会融化,并支持低矮的苔藓生长,地衣,禾本科植物,灌木和树木(有些只有几厘米高)。

可读性得分:

六点四

引用

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