北极永冻层解冻释放出的有毒物质
2012年，纳塔利（Sue Natali）首次抵达位于西伯利亚的杜瓦尼亚尔（Duvanny Yar）。那时，她还是一名博士后研究员，研究对象是气候变化导致的永久冻土融化的影响。在那之前，她多次看到这个地方的照片。在杜瓦尼亚尔，永冻层融化得很快，导致西伯利亚永久冻土带中央出现了一片大面积地面塌陷——“大滑坡”，像一个巨坑一样。但她没想到自己会亲眼看到这一切。
“不可思议，真的不可思议，”身在马萨诸塞州伍兹霍尔研究中心（Woods Hole Research Center）的她在接受我的采访时回忆说。她现在是该中心的副研究员。“我到现在一想到它还打颤……根本无法相信那种规模：多层建筑大小的悬崖坍塌……一边走一边能看到像木头一样的东西露出永冻层。但它们不是木头，是猛犸象和其他更新世（Pleistocene）动物的骨头。” 纳塔利所描述的正是北极迅速变暖所带来的显著影响。永冻层——截止前仍处于永久冻结状态的土层——正在解冻，并暴露出它隐藏的秘密。除了更新世化石外，同时被释放出来的还有大量的碳与甲烷、有毒的汞和古老的病毒。 永久冻土迅速解冻导致地表出现“大滑坡”，地层变成如同奶酪中的蜂窝空穴一样（Credit: Sue Natali） 永久冻土中含有丰富的有机物，其碳含量约为150亿吨。“这大约是大气中碳含量的两倍，全球所有森林碳含量的三倍，”纳塔利说。她解释称，可能会有30%到70%的永久冻土会在2100年之前融化，具体取决于我们应对气候变化的成效。“如果我们还是一切照旧，继续保持当前的化石燃料消耗速度，那就是70%；如果我们大量减少化石燃料排放，就是30%……在融化的这30%到70%永久冻土中，封存在有机质中的碳将开始被微生物分解。它们会以这些碳作为燃料或能源，并以二氧化碳或甲烷的形式将其释放出来。” 解冻的碳中，大约10%可能会以二氧化碳的形式释放，总量将达到1300亿到1500亿吨。这相当于美国保持目前的年排放量一直到2100年的总排放量。永久冻土的融化，实际上相当于多出来了一个排放量第二大的国家，而在当前的政府间气候变化专门委员会（IPCC）模型中这个‘国家’并没有被考虑进去。“人们会说着就像一枚碳炸弹，”纳塔利说。“在地质时间尺度上，这个释放速度不慢。这是一个被封存的，没有被考虑进为把升温控制在2度（摄氏温度）之内而制定的碳预算中。” 在北半球2018至2019年的那个冬天，随着北美洲最南边降温反常，有关“极地漩涡”的报道频频出现。在印第安纳州南本德，2019年1月的气温低至零下29摄氏度，几乎是该市此前在1936年创下的历史最低气温记录的两倍。然而，被这类报道所掩盖的是，北极圈以北的情况正好相反。2019年1月，北极平均海冰面积仅为1356万平方公里（524万平方英里），比1981至2010年的长期平均面积少了大约86万平方公里（33.2万平方英里），仅略高于2018年1月创下的历史最低值。 融冰可能会释放甲烷，后者会加剧全球变暖（Credit: Getty Images） 去年11月，北极的气温本应在零下25摄氏度，但实际记录在案的温度却是零上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降低）。 “我们看到，永冻层融化速度大大加快，”美国国家海洋和大气管理局北极研究项目（Arctic Research Program，NOAA）的项目经理、北极环境研究同行评议年刊《北极报告》（Arctic Report Card）的编辑奥斯本（Emily Osborne）证实。她说，气温不断上升的直接后果是永久冻土融化，“结果地面坍塌……情况变化非常快，而且是以连研究人员都没预料到的方式。” 2017年的《北极报告》的标题毫不留情——《北极没有表现出回归稳定冻结状态的迹象》。挪威斯瓦尔巴大学（University Centre Svalbard）教育学院教授兼副院长克里斯蒂安森（Hanne Christiansen）与人合著的一篇论文研究了20米（即65英尺，深度足以不受短期季节变化的影响）深处的永久冻土温度，发现自2000年以来那里的温度上升了0.7摄氏度。同时也是国际永久冻土协会（International Permafrost Association）主席的克里斯蒂安森告诉我，“永冻层内部的温度正在以相对较快的速度上升……那么，之前处于永久冻结状态的东西自然可能会被释放出来。”2016年，斯瓦尔巴群岛（Svalbard）的秋季气温在整个11月都保持在零度以上，“这是自我们1898年开始记录以来的第一次，”克里斯蒂安森说。“然后是大量降雨——这里的降水通常是雪……泥石流冲毁了几百米道路……我们不得不疏散部分民众。” 融化的永久冻土正在改变阿拉斯加的地貌（Credit: Getty Images） 北美永冻层的快速变化同样令人担忧。“在属于阿拉斯加的部分北极地区，你会从空中看到一片犹如蜂窝状奶酪的土地和湖泊，它们都是因为地面塌陷而形成的，”实地考察工作已从西伯利亚转移至阿拉斯加的纳塔利说。“过去靠近地表的水现在成了水塘。”很多水塘都在汩汩地释放甲烷，因为微生物突然发现自己在尽情享受由古代有机物组成的盛宴，同时释放副产品甲烷。“我们经常步行穿过这些湖泊，因为水很浅，在有些地方就像在热水浴缸里一样，到处都是气泡，”纳塔利说。 但曾经的冻土释放出来的不仅仅是甲烷和二氧化碳。2016年夏天，一批驯鹿游牧民开始患上一种神秘的病。有关“西伯利亚瘟疫”的谣言开始流传。这种疾病最后一次出现在该地区是在1941年。在一个小男孩和2500头驯鹿死亡后，这种疾病被确认为炭疽热。病源是一具解冻的驯鹿尸体，这头驯鹿死于75年前的一场炭疽热疫情。2018年的《北极报告》推测，“像西班牙流感、天花或黑死病这样的已经被消灭的疾病可能被封冻在永久冻土中。”2014年，法国的一项研究提取了一种被封存在永冻层中长达3万年的病毒，并在实验室对其重新加热。尽管已经过了3万年，但该病毒仍迅速复活。 在西伯利亚，永久冻土融化，释放出了炭疽（Credit: Getty Images） 2016年融水渗入“世界末日种子库”（Doomsday Vault）一事更是为这幅末日图景增添了新的内容。“世界末日种子库”位于挪威境内的北极地区，建在永冻层下面，保管着数以百万计的作物种子，以防止作物绝种。全球永久冻土地面网络（The Global Terrestrial Network for Permafrost）的成员之一瑞典核废料管理公司（Swedish Nuclear Waste Management）大概也要靠永冻层永久冻结核废料。 永久冻土融化后，可能会涌现一些保存已久的人类考古学遗址，但它们消失的速度也很快。格陵兰岛一处保存了大约4000年的冰冻古爱斯基摩人遗址正面临着被冲垮的危险。据估计，永冻层中保存着18万处考古遗址，这只是其中之一。在这些遗址中，往往能找到保存完好的软组织和衣物，但一旦暴露在空气中，它们就会迅速腐烂。忧思科学家联盟（Union of Concerned Scientists）的马卡姆（Adam Markham）说：“人类造成的气候变化发展迅速，在这种情况下，很多遗址和其中保存的物品会在被发现之前就消失了。” 然而，人类留下的更现代 （和不需要）的碎屑却不会腐烂：海洋微塑料。由于全球洋流的循环，大量塑料垃圾最终到达北极，在那里被冻结在海冰或永久冻土中。最近对海洋微粒进行的一项研究表明，北极盆地的浓度高于全球其他所有海洋盆地。从2004年到2015年，格陵兰海的微塑料浓度翻了一番。“科学家发现，这些微塑料正在整个海洋积聚，最终涌入北极，”奥斯本解释说。“我们（以前）没意识到这个问题。科学家们现在试图弄清楚这些微塑料的成分、什么鱼以这些微塑料为食……以及我们本质上是否在通过食用这些鱼而吃进微塑料。” 位于挪威的世界末日种子库建在永冻层下面，保管着数以百万计的作物种子，以防止作物灭绝（Credit: Getty Images） 因为永久冻土融化，汞也进入了食物链。北极是地球上汞最多的地方。美国地质调查局（US Geological Survey）估计，极地冰川和永久冻土中总共存储着165.6万吨汞：约是全球其他所有陆地、海洋和大气中汞含量的两倍。纳塔利解释说：“在有机物含量高的地方，汞通常与有机物结合在一起……有机体的身体不会将其去除，所以它会在食物链中进行生物积累。永冻层几乎就是那场完美的暴风雨——永冻层中有大量汞，它们被释放进湿地系统，湿地环境正适合有机体吸收汞，然后（它们）就进入了食物链。这对野生动植物、人类和商业捕鱼业来说都是一个问题。” 北极融化有积极的影响吗？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，并为动物提供新的栖息地吗？奥斯本同意“北极正在变绿”的说法。但她补充说，实际上对动物种群进行的研究表明，“温度升高还会加剧病毒和疾病的传播，因此我们看到，由于气候变暖，更多北美驯鹿和驯鹿变得更加体弱多病……温度升高，在这种环境下根本不适合茁壮成长。”纳塔利还说，很多地区正在经历“冻土层褐化”：升温导致地表水蒸发到大气中，造成植物死亡。另一些地区因为地面塌陷而突发洪灾。“这不是发生在2100年或2050年的事，就是现在，”纳塔利说。“你会听到人们说‘我们过去常在那里摘蓝莓’，而当你看过去时，发现那是一片湿地。” 纳塔利不想沮丧地结束谈话。我们能做的事情很多，她说。北极的命运并非已成定局：“国际社会采取的行动将对究竟会有多少碳被释放出来、永久冻土会融化多少产生重要影响。我们必须让尽可能多的永久冻土保持冻结状态。我们确实在一定程度上控制了这种情况。”排放不能“照旧”。北极要靠它，而我们要靠北极。 蒂姆·斯梅德利是一位关注可持续发展的作家，常驻英国。他的第一本著作是《净化空气：空气污染的开始与结束》（Clearing the Air: The Beginning and the End of Air Pollution）。 请访问 BBC Future 阅读 英文原文。