Когда в январе 2022 года подводный вулкан Хунга Тонга-Хунга Ха'апай извергся в южной части Тихого океана, это событие стало одним из самых мощных вулканических извержений современности. В результате извержения образовалось огромное облако, которое, как выяснили исследователи, способствовало разрушению части метана, выброшенного самим вулканом.

Влияние вулканического облака на метан

Анализ спутниковых данных показал, что в облаке, возникшем после извержения, наблюдались необычно высокие концентрации формальдегида — вещества, которое появляется в атмосфере в ходе химических реакций, разрушающих метан. Поскольку формальдегид существует недолго, его значительное количество указывает на активное разрушение метана в облаке.

По расчетам, вулкан выбросил около 300 гигаграмм метана, что сопоставимо с годовым выбросом этого газа более чем двумя миллионами коров. При этом облако удаляло примерно 900 мегаграмм метана в день — столько же ежедневно выделяют две миллиона коров.

Механизм разрушения метана

Исследования показали, что разрушение метана связано с взаимодействием вулканического пепла, морской воды и солнечного света. Подобные процессы ранее были обнаружены в других условиях, например, при смешении сахары пыли с морской солью, что приводит к образованию железо-солевых аэрозолей. Под действием солнечного света эти частицы высвобождают атомы хлора, которые активно разрушают молекулы метана.

В случае извержения Хунга Тонга-Хунга Ха'апай, выбросы соленой морской воды и вулканического пепла достигли стратосферы. Солнечный свет, воздействуя на эту смесь, способствовал образованию реакционноспособного хлора, который взаимодействовал с метаном и ускорял его разрушение. Высокие уровни формальдегида, зафиксированные спутниками, подтвердили этот процесс.

Значение для климата

Метан является одним из основных факторов глобального потепления, удерживая тепло в атмосфере гораздо эффективнее, чем углекислый газ. Хотя его концентрация в атмосфере ниже, чем у CO2, за 20 лет метан оказывает примерно в 80 раз более сильное влияние на потепление. При этом метан сохраняется в атмосфере около 10 лет, после чего разрушается химическими реакциями, тогда как CO2 может влиять на климат столетиями.

Благодаря относительно короткому времени жизни метана, сокращение его выбросов может привести к заметному климатическому эффекту уже в течение ближайших десятилетий. Поэтому снижение уровня метана рассматривается как один из быстрых способов замедления потепления, хотя для долгосрочной стабилизации температуры необходимы значительные сокращения выбросов CO2.

Перспективы искусственного ускорения разрушения метана

Открытие механизма разрушения метана в вулканическом облаке может быть полезно для разработки новых методов ускоренного удаления метана из атмосферы. В настоящее время ведутся исследования по созданию безопасных химических процессов, способных ускорить разрушение уже существующего атмосферного метана.

Однако одной из главных задач остается подтверждение эффективности таких технологий, поскольку метан распределен по огромным площадям, и небольшие изменения трудно зафиксировать. Пример Хунга Тонга-Хунга Ха'апай предоставляет уникальную возможность наблюдать разрушение метана в масштабах, пригодных для спутникового мониторинга.

Корректировка климатических моделей

Результаты исследования могут привести к пересмотру расчетов глобального баланса метана, поскольку ранее влияние атмосферной пыли, в том числе вулканического пепла, не учитывалось полностью. Если такие частицы действительно ускоряют разрушение метана, потребуется корректировка моделей, описывающих перемещение и удаление этого газа из атмосферы.

Технологические аспекты наблюдений

Для анализа использовались данные прибора TROPOMI на спутнике Sentinel-5P Европейского космического агентства, который ежедневно сканирует атмосферу Земли. Обнаружение формальдегида в стратосферном вулканическом облаке потребовало дополнительной настройки чувствительности прибора и учета влияния высоких концентраций диоксида серы.

Заключение

Извержение Хунга Тонга-Хунга Ха'апай предоставило исследователям уникальный пример разрушения метана в атмосфере в крупных масштабах и показало возможные пути мониторинга этого процесса из космоса. Эти данные могут способствовать развитию новых стратегий по сокращению уровня метана и замедлению глобального потепления, однако любые вмешательства в атмосферную химию требуют тщательного изучения возможных последствий.