神秘天坑：開始釋放甲烷的永久凍土層，會給人類帶來災害嗎？

2014年年底， 西伯利亞的亞馬爾半島突然聲名鵲起。該地區永久凍土層上蔚為壯觀的神秘天坑，引發了有關大量溫室氣體——甲烷進入大氣的種種猜測。

這一事件導致大量甲烷由亞馬爾半島西部近海海底進入大氣中，涉及區域的面積達500平方米。甲烷的氣壓延伸形成25米的水柱。在西伯利亞的永久凍土層中藏有大量甲烷，而這個永久凍土層正在融解。

阿列克謝·波爾特諾夫博士及其同事研究了北冰洋洋底永久凍土層的厚度以及它與甲烷大量釋放之間的關係。他在特羅姆瑟大學—挪威北極圈大學的北極氣體水合物、氣候及環境中心CAGE） 說：「海底永久凍土層的解凍是一個持續過程，世界海洋的全球變暖使之加速。」

顧名思義，永久凍土層指的是持續凍結2年或以上的土壤。任何事物若保持永久凍結，其溫度必須保持在0℃之下。波爾特諾夫說：「地球的北極總是處於結冰狀態，西伯利亞的平均地下溫度很低，土層在地下600米至800米的深處依然保持凍結。海洋卻有所不同，其底部水溫通常接近或高於0℃。因此，理論上說，海洋下面一般不會有厚厚的凍土層。」然而，20000年以前，在末次盛冰期，海平面比現在低120米，這意味著今天的淺陸架區在那個時期是土地，即被冰凍的西伯利亞。今天的海底凍土層正是形成於那個時期。末次盛冰期指的是地球冰層覆蓋大部分北半球的歷史時期，這些冰層深刻影響了地球氣候，引起乾旱、荒漠化，導致海平面急劇下降。亞馬爾半島在當時極有可能並不被冰覆蓋，但處在極端寒冷的環境之中。

大約12000年前，冰河期結束，氣候轉暖，海平面上升。永久凍土層被淹沒在海水中，並開始慢慢解凍。到目前為止，它仍未完全解凍，其原因之一是底層水溫很低，即-0.5℃左右。但這很可能會改變。過去認為，喀拉海和其他北極地區的永久凍土延伸到水下的深度達10

米，形成一個氣體無法繞過的密封層。但是，波爾特諾夫與其同事發現，亞馬爾淺陸架正在發生嚴重的氣體泄漏，該深度遠小於100米。波爾特諾夫說：「水下20米至50米的深處存在量的氣體泄漏，這表明連續的永久凍土密封層比設想的要小得多。近岸永久凍土層可能有幾百米厚，但逐漸減少為20米，而且非常脆弱。現在，永久凍土層上下同時解凍。地球內部也在變暖，自下而上加熱永久凍土層。這個自下而上的熱量被稱為地熱熱通量，無論人類影響與否，它一直在發生。」

波爾特諾夫運用數學模型來模擬永久凍土層的演變，並計算出其自上一冰河時期結束以來的衰減。多年凍土層的演變可以預示其未來的情況。

如果海洋底部的溫度為0.5℃，最厚的永久凍土層可能需要9000年才能完全解凍。但是如果這個溫度持續升高，這一進程會加快，因為解凍也會自上而下地推進。「如果像一些報告提出的海洋溫度上升2℃，永久凍土層就會極速融化。氣候變暖可能會導致爆炸性氣體自淺水區釋放。」波爾特諾夫說。永久凍土層將自由狀態的甲烷氣體保存在沉積物中，以保持天然氣水合物的穩定性。天然氣水合物是一種通常在高壓和低溫條件下形成的冰狀結構。「因依賴於高壓，天然氣水合物通常形成於300多米的水下。但是在永久凍土層之下，即使壓力並不太高，因其氣溫持續較低，天然氣水合物仍然可以保持穩定。天然氣水合物富含甲烷氣體，正是水合物的不穩定性引起了亞馬爾半島的天坑。」波爾特諾夫總結說。