Мощные извержения вулканов всегда сопровождаются выбросами пепла, водяного пара, серы и парниковых газов, загрязняющих атмосферу. Извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в южной части Тихого океана в 2022 году, одно из крупнейших в современной истории, могло бы считаться одним из самых "грязных". Однако, согласно неожиданному открытию команды европейских исследователей, этот колоссальный выброс, возможно, парадоксальным образом способствовал самоочищению атмосферы.
Неожиданное открытие спутниковых данных
Недавнее исследование, проведенное физиком Маартеном ван Херпеном из нидерландской компании Acacia Impact Innovation BV, использовало спутниковые данные для обнаружения признаков распада метана в вулканическом шлейфе высоко в стратосфере. По словам ван Херпена, известно, что вулканы выбрасывают метан во время извержений, но до сих пор не было известно, что вулканический пепел также способен частично очищать это загрязнение.
Метан: мощный парниковый газ
Метан является хорошо известным парниковым газом, его способность удерживать тепло примерно в 28 раз превышает аналогичную способность углекислого газа. К счастью, эта молекула относительно быстро разлагается, соединяясь с озоном и образуя углекислый газ и воду примерно в течение десятилетия после выброса.
Хотя наиболее значительными источниками выбросов являются промышленность, использующая ископаемое топливо, а также процессы брожения, связанные с животноводством и свалками, вулканы вносят небольшой вклад. Они выделяют газ путем разложения органических веществ в земной коре или посредством неорганических геологических реакций, выбрасывая его в атмосферу во время извержений.
Инновационный метод отслеживания
Обычно исследователи отслеживают выбросы и распад метана с помощью спутников, которые регистрируют характерные инфракрасные отражения от поверхности. Однако над темным открытым океаном это невозможно, что вынуждает ученых искать нестандартные решения.
Зная, что метан временно окисляется, образуя формальдегид, который имеет длинноволновую ультрафиолетовую сигнатуру, ван Херпен и его команда искали эту короткоживущую молекулу в шлейфе извержения Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай. При анализе спутниковых снимков, как сообщил ван Херпен, была обнаружена облако с рекордно высокой концентрацией формальдегида. Этому облаку удалось отслеживать его в течение 10 дней, вплоть до Южной Америки.
Масштабы выбросов и распада
По оценкам команды, в результате извержения было выброшено около 300 000 метрических тонн метана — это эквивалентно выбросам от 2 миллионов коров. Скорость удаления составляла около 900 метрических тонн в день. Учитывая, что формальдегид распадается на воду и углекислый газ всего за несколько часов, очевидно, что некий таинственный процесс должен был активно производить его из метана в шлейфе.
Разгадка: роль хлора, пыли и солнечного света
Решение, по утверждению команды, заключалось в другом открытии, сделанном ван Херпеном и его коллегами несколько лет назад. В 2023 году они опубликовали результаты моделирования, которое показало, что солнечный свет может высвобождать хлор из морских брызг при их соединении с железосодержащей пылью, принесенной из Сахары. Этот хлор, по их мнению, мог вступать в реакцию с метаном, образуя соляную кислоту.
Ученые задались вопросом: возможно ли, что та же реакция происходила в пепле и морской воде, выброшенных извержением Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай?
Влияние на глобальные климатические модели
Если это так, то модели, прогнозирующие глобальный метановый баланс, могут нуждаться в корректировке. Как отмечает атмосферный химик Мэттью Джонсон из Копенгагенского университета, теперь известно, что атмосферная пыль — например, от извержения вулкана — влияет на метановый баланс, то есть на соотношение метана, добавляемого в атмосферу, и того, который из нее удаляется. Поскольку пыль ранее не учитывалась, важно скорректировать данные, на которых основаны эти оценки.
Данное исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.