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知否|北极永久冻土融化,古老病毒竟"重新复活"

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作者 | 小小

出品 | 网易科技《知否》栏目组(公众号:tech_163)

知否|北极永久冻土融化,古老病毒竟重新复活

2012年,苏·娜塔莉(Sue Natali)首次来到西伯利亚的杜瓦尼亚尔(Duvanny Yar)。当时她以博士后研究员的身份,来此研究气候变化对永久冻土融化的影响。娜塔莉曾多次看到杜瓦尼亚尔的照片,那里的冻土迅速融化导致了大规模的地面塌陷,就像西伯亚冻土带中央出现巨大的天坑。

但是,娜塔莉没想到自己有机会亲眼看到那里的景象。她回忆称:“这太不可思议了!每每想到这些,我都会打寒颤,我简直不敢相信那种壮观场景:如摩天楼那么高的悬崖正在坍塌……当你在那里行走的时候,会看到好像有木头从永久冻土中伸出来。但事实上,它们不是木头,而是猛犸象和其他动物的骨头。”

纳塔利所描述的场景是北极迅速变暖所带来的显著影响。到目前为止,那里的永久冻土正在快速解冻,并渐渐显示出其隐藏了无数年的秘密。除了更新世化石,这里还保留着大量的二氧化碳和甲烷气体,有毒的汞乃至古老的病菌。

知否|北极永久冻土融化,古老病毒竟重新复活

图2:永久冻土层的迅速融化导致了“超级大滑坡”,就像瑞士奶酪上的洞

北极气候反常,不冷反升温

2018/2019年北半球冬季的头条新闻是“极地涡旋”(polar vortex),即气温异常骤降,它甚至南下至北美。在美国印第安纳州的南本德(South Bend),气温在2019年1月达到零下29摄氏度,几乎是该市1936年历史最低气温记录的两倍。

然而,这些故事所掩盖的事实是,在北极圈之外的遥远北方,正发生着相反的事情。2019年1月,北极海冰面积仅为1356万平方公里,比1981年至2010年的长期平均值低86万平方公里,仅略高于2018年1月创下的历史最低水平。

知否|北极永久冻土融化,古老病毒竟重新复活

图3:融化的冰会释放甲烷,这将加剧全球变暖

2018年11月,气温本应降至零下25摄氏度,但北极的气温却升到1.2摄氏度。北极变暖的速度是世界其他地区的两倍,部分原因是太阳反射率损失所致。

美国国家海洋和大气管理局(NOAA)北极研究项目项目经理艾米丽·奥斯本(Emily Osborne)证实:“我们正看到永久冻土融化速度大幅增加,结果是地貌正在崩溃,而且正以研究人员没有预料到的方式快速发生变化。”

挪威斯瓦尔巴特大学教育中心教授兼副院长汉尼·克里斯蒂安森(Hanne Christiansen)研究了20米深处的永久冻土温度。他发现,自2000年以来温度上升了0.7摄氏度。克里斯汀森同时也是国际永冻层协会主席,他称:“永冻层内部的温度正在以相对较高的速度上升,之前被永久冻结的东西可能被释放出来。”

永久冻土层中埋着“碳炸弹”

据估计,这片富含有机物质的永久冻土层储存有1.5亿吨碳。娜塔莉说:“这是大气中碳含量的两倍,是全球森林中碳含量的三倍。”她解释说,在2100年前,30%到70%的永久冻土可能会融化,这取决于我们如何有效地应对气候变化。

娜塔莉表示:“如果我们以目前的速度继续燃烧化石燃料,可能会促使70%永久冻土融化。如果我们大幅减少化石燃料使用,融化的冻土可能会降至30%。这些冻土中的有机质将开始被微生物作为能源分解,二氧化碳或甲烷则被大量被释放出来。”

约有10%的解冻碳可能会以二氧化碳的形式释放出来,总计达1300亿到1500亿吨,这相当于美国到2100年每年的总排放量。融化的永久冻土层相当于世界上新出现一个仅次于美国的碳排放大国,而且在IPCC目前的模型中根本没有考虑到它。

娜塔莉说:“人们在谈论碳炸弹。在地质时间尺度上,这不是个缓慢的释放过程。这是个被封存起来的碳库,并没有被计入保持气温上升低于2摄氏度的预期中。”

浅表地下水上涌变“热水浴缸”

2016年,整个11月份的斯瓦尔巴特群岛(Svalbard)的气温都保持在零度以上,这是1898年有记录以来的第一次。然后大量降雨到来,往年此时的降水通常是雪,当地人遇到了每秒100米速度的泥石流,只能被迫疏散。

知否|北极永久冻土融化,古老病毒竟重新复活

图4:融化的永久冻土正在改变阿拉斯加的地貌

北美永久冻土的迅速变化同样令人担忧。娜塔莉说:“在阿拉斯加北极的某些地方,你从上空可以看到由地面塌陷形成的、瑞士奶酪般的土地和湖泊。过去靠近地表的水现在变成了池塘。很多池塘都在冒着甲烷泡泡,因为微生物突然发现自己有了古老有机物盛宴,可以大嚼特嚼,并将甲烷作为副产品释放出来。我们经常步行穿过湖泊,因为湖水很浅,有些地方就像在热水浴缸里一样,到处都是气泡。”

知否|北极永久冻土融化,古老病毒竟重新复活

图5:西伯利亚永久冻土融化释放出炭疽热

古老病毒或“重新复活”

但是甲烷和二氧化碳并不是从永久冻土中被释放出来的唯一东西。2016年夏天,许多驯鹿牧民开始染上神秘疾病,关于“西伯利亚瘟疫”的谣言开始流传,它上次出现在该地区还是在1941年。当一个小男孩和2500头驯鹿死亡时,这种疾病被确认为炭疽热。它的起源是一具解冻的驯鹿尸体,后者是75年前炭疽热爆发时的受害者。

2018年北极报告推测,“像西班牙流感、天花或鼠疫等已经被消灭的疾病可能会被冻结在永久冻土中”。2014年,法国的一项研究将一种存在于永久冻土层中3万年的病毒带回实验室,重新加热后,病毒迅速复活。

2016年,挪威北极地区的地下永久冻土设施——世界末日库(Doomsday Vault)被融水冲毁,为这种世界末日设想又添了新证据。世界末日库中保存了数以百万计的作物种子。瑞典核废料管理公司也引发关注,因为该公司十分依赖于永久冻土处理核废料。

长期保存下来的人类考古学可能正在北极兴起,但同样很快就会消失。格陵兰岛上冰冻的古爱斯基摩人遗址已经保存了大约4000年,正面临着被冲走的危险。而这只是永久冻土中保存的18万处考古遗址之一,这些遗址内的软组织和衣物通常保存完好,但一旦暴露,它们很快就会腐烂。

关注气候变化的组织——科学家联盟成员亚当·马卡姆(Adam Markham)说:“由于人类活动促使气候迅速发生变化,许多遗址或其中的人工制品在被发现之前就会消失。”

微塑料累积或最终进入人体

然而,更现代化的(和不需要的)人类废物却不会腐烂,即海洋微塑料。由于全球洋流循环,许多塑料垃圾最终进入北极,在那里它们被冻结在海冰或永久冻土中。最近对海洋微塑料的研究表明,北极微塑料浓度高于世界上所有其他海洋盆地。从2004年到2015年,格陵兰海的微塑料浓度翻了一番。

美国国家海洋和大气管理局(NOAA)北极研究项目项目经理奥斯本解释说:“科学家们发现,这些微塑料正在整个海洋中积累,并被带到北极。这是我们(以前)没有意识到的问题。科学家们现在正试图找出这些微塑料的成分、以这些微塑料为食的鱼类种类,以及我们是否通过食用这些鱼类来也摄入了微塑料。”

知否|北极永久冻土融化,古老病毒竟重新复活

图6:2016年,位于挪威北极地区的地下永久冻土设施——世界末日库(Doomsday Vault)被融水冲毁。

由于永久冻土的融化,汞也会进入食物链。北极是地球上汞最多的地方。美国地质调查局估计,极地冰和永久冻土中总共含有165.6万吨汞,大约是全球其他所有土壤、海洋和大气中汞含量的两倍。

娜塔莉解释说:“在有机物质含量高的地方,汞通常与有机物质结合起来。有机体无法自己将其去除,所以它会在食物网中进行生物积累。永久冻土层融化可能会引发完美风暴,这些汞将被释放到湿地系统中,那里是生物体吸收它们的合适环境,然后(它)就进入了食物链,这引发了野生动物、人类和商业捕鱼业的担忧。”

流行疾病或开始肆虐

北极正在融化有什么积极的影响吗?一个更加绿色的北极会开始看到更多的树木和植被扎根,吸收更多的碳,并为动物提供新的牧场吗?

奥斯本同意“北极正在变绿”。但她补充说,动物种群的研究表明:“变暖也会增加流行病毒和疾病传播,因此我们看到更多的驯鹿会因为气候变暖而陷入病态,这不再是适合寒冷气候的物种茁壮成长的环境。”

纳塔利也说,许多地区正在经历“冻土带褐变”(Tundra browning),即更高的温度导致地表水蒸发到大气中,导致植物死亡。由于地面塌陷,其他地区正在经历突如其来的洪水。娜塔莉表示:“这不是2100年或2050年将会发生的事,而是现在。你听到人们说‘我们过去常在那里摘蓝莓’,然后你发现那里如今成了一片湿地。”

不过,娜塔莉没有完全放弃希望,并认为我们还有很多事情可做。她说:“北极的命运并非已成定局,国际社会所采取的行动将对那里到底会释放多少碳、永久冻土会融化多少产生重大影响。我们需要尽可能多地冻结永久冻土。北极依赖于永久冻土,而我们则依赖北极。”(小小)

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