Когда в январе 2022 года произошло извержение подводного вулкана Хунга Тонга-Хунга Хаапаи в южной части Тихого океана, это было не только одно из самых мощных вулканических извержений в современную эпоху. Вулкан также совершил нечто совершенно неожиданное: он помог очистить часть выброшенного им метана. Это явление потенциально может стать ключом к тому, как человечество может замедлить глобальное потепление.

Используя передовые спутниковые измерения, исследователи обнаружили необычно высокие концентрации формальдегида в массивном вулканическом шлейфе после извержения. Это стало решающим доказательством: при разрушении метана в атмосфере в качестве короткоживущего промежуточного соединения образуется формальдегид.

«Когда мы проанализировали спутниковые снимки, мы с удивлением обнаружили облако с рекордно высокой концентрацией формальдегида. Нам удалось отслеживать это облако в течение 10 дней, вплоть до Южной Америки. Поскольку формальдегид существует всего несколько часов, это показало, что облако непрерывно разрушало метан более недели», — объясняет доктор Маартен ван Херпен.

«Известно, что вулканы выделяют метан во время извержений, но до сих пор не было известно, что вулканический пепел также способен частично очищать окружающую среду от этого загрязнения», — добавляет он.

Соль, солнечный свет и новые химические соединения

По словам исследователей, все указывает на то, что происходит нечто совершенно особенное — процесс, который они впервые обнаружили в 2023 году, но в совершенно другой части мира.

Они обнаружили, что когда пыль из Сахары переносится ветром над Атлантическим океаном, она смешивается с морской солью из морских брызг, образуя мелкие частицы, известные как аэрозоли солей железа. Когда солнечный свет попадает на эти аэрозоли, образуются атомы хлора. Эти атомы хлора реагируют с метаном и способствуют его расщеплению в атмосфере. Это открытие изменило научное понимание тропосферной химии.

«Новым и совершенно неожиданным является то, что тот же механизм, по-видимому, наблюдается в вулканическом шлейфе высоко в стратосфере, где физические условия совершенно иные», — говорит профессор Мэтью Джонсон с кафедры химии Копенгагенского университета, один из исследователей, стоящих за обоими открытиями.

В результате извержения 2022 года в стратосферу было выброшено огромное количество соленой морской воды вместе с вулканическим пеплом. Теория заключается в том, что при попадании солнечного света на эту смесь образовался высокореактивный хлор, способствующий расщеплению метана, выделившегося во время извержения. Видимым доказательством этого расщепления метана стало большое количество формальдегида, обнаруженное на спутниковых снимках.

В настоящее время метан является причиной одной трети глобального потепления. За 20-летний период метан примерно в 80 раз мощнее, чем CO₂ _. Однако метан относительно быстро разлагается в атмосфере — обычно в течение примерно 10 лет.

Это означает, что если мы сейчас сократим выбросы метана, это может оказать заметное влияние на климат в течение десятилетия. По этой причине исследователи иногда называют сокращение выбросов метана «аварийным тормозом» изменения климата — тормозом, который может помочь предотвратить климатические переломные моменты в ближайшие десятилетия. Однако сокращение выбросов CO₂ остается крайне важным для стабилизации температуры в долгосрочной перспективе.

Источник вдохновения для будущих решений

Исследователи, проводившие новое исследование, считают, что их выводы могут послужить основой для растущей области исследований, направленных на сокращение выбросов метана путем искусственного ускорения его распада в атмосфере — подобно тому, как вулкан эффективно очищал окружающую среду после себя. В настоящее время изучаются различные методы, но ключевой проблемой является измерение и проверка фактического количества удаляемого метана.

«Как доказать, что метан удален из атмосферы? Как узнать, что ваш метод работает? Это очень сложно. Но здесь мы решаем эту проблему, показывая, что распад метана действительно можно наблюдать с помощью спутников», — говорит доктор Йос де Лаат из Королевского метеорологического института Нидерландов, старший автор исследования.

Исследование проводилось с использованием усовершенствованного прибора TROPOMI на борту спутника Sentinel-5P Европейского космического агентства, который ежедневно отслеживает загрязнение воздуха и парниковые газы по всему миру.

«Извлечение формальдегида из TROPOMI в стратосферном вулканическом шлейфе выходит далеко за рамки стандартных условий работы прибора — нам пришлось тщательно скорректировать чувствительность спутника с учетом необычной высоты сигнала и учесть помехи от высоких концентраций диоксида серы. Правильная корректировка этих параметров была необходима для подтверждения реальности наблюдаемых явлений», — сказала доктор Изабель Де Смедт из Королевского бельгийского института космической аэрономии.

Исследователи считают, что новые результаты вдохновят инженеров в промышленности:

«Для промышленности вполне очевидна идея попытаться воспроизвести это природное явление, но только если будет доказана его безопасность и эффективность. Наш спутниковый метод может помочь выяснить, как человечество может замедлить глобальное потепление», — заключает Джонсон.

«Теперь мы знаем, что атмосферная пыль — например, от извержения вулкана — влияет на баланс метана, то есть на баланс количества метана, поступающего в атмосферу, и количества метана, удаляемого из нее. Поскольку пыль ранее не учитывалась, важно скорректировать данные, на которых основаны эти оценки», — говорит Джонсон.