Подводное извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в южной части Тихого океана в январе 2022 года стало одним из самых мощных вулканических событий современности. Однако, как выяснилось, его последствия оказались не только разрушительными. Учёные обнаружили, что гигантское облако пепла, выброшенное в атмосферу, способствовало разрушению части метанового загрязнения — того самого газа, который выделил сам вулкан.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Ключом к открытию стали спутниковые наблюдения за шлейфом извержения. Специалисты зафиксировали аномально высокие концентрации формальдегида — вещества, которое образуется в ходе химических реакций, разлагающих метан. Поскольку формальдегид существует всего несколько часов, его рекордное содержание служит надёжным маркером активного разрушения метана.
«Мы были удивлены, увидев облако с рекордно высокой концентрацией формальдегида. Мы отслеживали его в течение 10 дней вплоть до Южной Америки», — приводит слова первого автора исследования Маартена ван Херпена из Acacia Impact Innovation BV ScienceDaily.
Согласно расчётам, вулкан выбросил около 300 гигаграммов метана — это сопоставимо с годовыми выбросами более чем двух миллионов коров. При этом шлейф удалял приблизительно 900 мегаграммов метана в сутки, что равно ежедневным выбросам такого же количества животных. 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 иных условиях: тогда учёные выяснили, что сахарская пыль, переносимая через Атлантический океан, может смешиваться с морской солью, образуя аэрозоли солей железа. Под воздействием солнечного света эти частицы высвобождают атомы хлора, которые 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.
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. Подтверждением процесса стали экстремальные концентрации формальдегида, зафиксированные из космоса с помощью 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», — 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.
«Теперь мы знаем, что атмосферная пыль — например, от вулканического извержения — влияет на метановый баланс. 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.