Озёра Аляски выбрасывают метан
"Этого озера не было здесь 50 лет назад".
Эколог Кейти Уолтер Энтони из Университета Аляски-Фэрбенкс скользит на каяке по озеру. "Раньше земля была примерно на три метра выше, и здесь был еловый лес", — говорит она.
Большое Троповое озеро — это термокарстовое озеро, образовавшееся из-за таяния вечной мерзлоты. Вечная мерзлота — это грунт, который остаётся замёрзшим круглый год; в недрах Аляски также находятся массивные ледяные клинья. Когда этот лёд тает, поверхность земли проседает, образуя воронку, которая заполняется водой. Так рождается термокарстовое озеро.
Уолтер Энтони сотрудничает с проектом NASA "Эксперимент по уязвимости арктических и бореальных регионов" (ABoVE). Она изучает образование этих озёр и то, как этот процесс связан с изменением климата Земли.
"Озёра, подобные Большому Троповому, новые, молодые, и они важны, потому что показывают, что произойдёт в будущем", — объяснила она.
Они также выбрасывают в атмосферу метан — мощный парниковый газ.
На первый взгляд, озеро выглядит обычным. Но если присмотреться, на поверхности видно что-то тревожное: пузыри.
При таянии вечной мерзлоты под озёрами происходят два процесса: увеличивается микробная активность и образуются пути в мерзлоте. В Большом Троповом и других термокарстовых озёрах Арктики микробы переваривают мёртвые растения и другую органику из ранее замёрзшей почвы, производя углекислый газ и метан. Реже таяние вечной мерзлоты может образовывать под озёрами "дымоходы", позволяющие метану и другим газам, ранее захваченным глубоко под землёй, вырваться на поверхность. Этот выброс "геологического" метана происходит в озере Эси, другом объекте исследований Кейти Уолтер Энтони по проекту ABoVE. Во всех термокарстовых озёрах газы поднимаются к поверхности и попадают в атмосферу.
"В Большом Троповом озере это как открыть дверцу морозильника в первый раз и отдать всю еду микробам на разложение. Разлагая её, они отрыгивают метан", — говорит Уолтер Энтони. Она наклоняется и проталкивает весло в рыхлое дно под водой, вызывая всплытие скоплений пузырьков метана.
Когда озеро замерзает зимой, пузыри могут препятствовать образованию льда и создавать полыньи, которые продолжают выделять метан в течение всего сезона. В других местах пузыри метана создают на поверхности озера замёрзшие ледяные купола.
"Как только на этих озёрах образуется лёд, поднимающиеся пузыри метана замерзают в нём", — объясняет Франц Мейер, главный научный сотрудник Аляскинского спутникового центра. Мейер также является одним из руководителей проекта NISAR — совместного спутника NASA и ISRO для изучения Земли. Один из приборов на NISAR — радар, аналогичный тому, который команда ABoVE использует для облёта арктических и бореальных регионов с целью изучения земли, льда и озёр.
"Эти пузыри, которые мы видим во льду, меняют способ взаимодействия радиолокационного сигнала с ледяной поверхностью", — объясняет он. Радар может обнаруживать шероховатость (например, от замёрзших пузырей метана) на поверхности земли, льда и воды ниже. Термокарстовые озёра с высокой шероховатостью, то есть с большим количеством пузырей, как правило, имеют более высокие выбросы метана по сравнению с гладкими озёрами. Совмещение данных авиационного радара с полевыми измерениями позволяет учёным оценить количество метана, выделяемого озёрами на большой территории.
Уолтер Энтони показывает устройство для сбора метана — перевёрнутую пластиковую бутылку, торчащую из воды. Бутылка улавливает метан, когда тот пузырится через воду. Уолтер Энтони открывает клапан и собирает образец газа в меньшую бутылку для последующего химического анализа, который определит возраст и концентрации различных газов.
Но есть более быстрый способ узнать, выделяет ли озеро метан.
Уолтер Энтони открывает клапан, подносит зажжённую спичку к отверстию, и вспыхивает пламя. Она даёт ему гореть несколько секунд, а затем закрывает клапан. Это похоже на более экстремальную версию зажигания газовой плиты.
В Арктике миллионы озёр, но только новые выделяют большое количество метана. Это потому, что большинство арктических озёр имеют возраст в сотни или тысячи лет. Эти озёра раньше были похожи на Большое Троповое, но микробы там уже исчерпали органику вечной мерзлоты для разложения и теперь выделяют метан из более современных источников углерода. Это означает, что старые озёра больше не выделяют столько старого метана.
"Поэтому для будущего, когда мы думаем об обратной связи углерода вечной мерзлоты, вызывают озабоченность области, которые только что оттаяли", — говорит Уолтер Энтони. Как раз такие, как Большое Троповое озеро.