Пепел вулкана Хунга-Тонга помог разрушить метан в стратосфере Тихого океана

В южной части Тихого океана в январе 2022 года случилось подводное извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай. Оно стало одним из мощнейших вулканических событий современности. Ученые выяснили неожиданный эффект: гигантское облако пепла, вероятно, разрушило часть метанового загрязнения, выделенного самим вулканом. Итоги работы опубликованы в журнале Nature Communications. Об этом сообщает портал Science XXI.

Специалисты использовали спутниковые наблюдения за шлейфом. Они зафиксировали очень высокие концентрации формальдегида — вещества, которое появляется на короткое время при химических реакциях, разлагающих метан. Формальдегид живет лишь несколько часов, поэтому его аномальное количество — маркер активного разрушения метана. «Когда мы анализировали спутниковые снимки, мы были удивлены, увидев облако с рекордно высокой концентрацией формальдегида. Мы смогли отслеживать облако в течение 10 дней вплоть до Южной Америки. Поскольку формальдегид существует всего несколько часов, это показало, что облако должно было непрерывно разрушать метан более недели», — цитирует ScienceDaily первого автора исследования Маартена ван Херпена из Acacia Impact Innovation BV.

По расчетам, вулкан выбросил около 300 гигаграммов (Гг) метана — это примерно годовые выбросы газа более чем двух миллионов коров. Шлейф при этом удалял приблизительно 900 мегаграммов (Мг) метана в сутки, что сопоставимо с ежедневными выбросами двух миллионов коров. «Известно, что вулканы выделяют метан при извержениях, но до сих пор не было известно, что вулканический пепел также способен частично очищать это загрязнение», — добавляет ван Херпен.

Механизм, как считают исследователи, связан с сочетанием вулканического пепла, морской воды и солнечного света. Подобная химия впервые описана в 2023 году, но в иных условиях: сахарская пыль, переносимая через Атлантический океан, смешивалась с морской солью от волн, образуя аэрозоли солей железа. Под солнцем эти частицы высвобождают атомы хлора, которые атакуют молекулы метана. «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 создало благоприятные условия: вулкан извергался под водой и выбросил огромные объемы соленой воды с пеплом, часть достигла стратосферы. Солнечный свет, воздействуя на смесь, порождал высокореактивный хлор, который реагировал с метаном. Подтверждением стали экстремальные концентрации формальдегида из космоса. Наблюдения велись прибором 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 отвечает примерно за треть глобального потепления. Его в атмосфере меньше, чем углекислого газа, но он удерживает тепло эффективно: за 20 лет метан примерно в 80 раз мощнее CO2. Метан остается в атмосфере около 10 лет. Из-за короткого срока жизни его сокращение может дать эффект уже через десятилетие, поэтому снижение метана называют «аварийным тормозом» для климата. Это не заменяет сокращения выбросов CO2. Открытие может подтолкнуть к поиску способов 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.

Данные могут заставить пересмотреть расчеты глобального метанового баланса — системы учета поступления метана из источников вроде водно-болотных угодий, сельского хозяйства, ископаемого топлива и геологической активности, и его удаления в атмосферных химических процессах. Атмосферная пыль ранее не учитывалась в этих расчетах полностью. «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 группу вошли Дафне Мейдан и Альфонсо Саис-Лопес (CSIC, Испания) и Томас Рёкманн (Утрехтский университет, Нидерланды); исследование поддержано Spark Climate Solutions.