在北卡羅來納州東海岸附近的某處，海底沉積物中蘊藏的冰凍水和甲烷氣體混合物開始分解。研究人員將此歸咎於墨西哥灣暖流的轉移——這條快速的北大西洋洋流從墨西哥灣向北流動——現在正將溫暖的海水輸送到以前只經歷過寒冷溫度的地區。
“我們知道這裡存在甲烷水合物，如果變暖持續下去，可能會導致該區域的沉積物變得不穩定，”馬修·霍恩巴赫說，他是德克薩斯州達拉斯市南方衛理公會大學的海洋地質學家，領導了今天線上發表在《自然》雜誌上的研究。結果表明，較溫暖的溫度正在使美國東部大陸坡沿線多達 2.5 吉噸的甲烷水合物變得不穩定。該區域容易發生水下山體滑坡，這可能會釋放出甲烷這種強效溫室氣體。
甲烷是否會進入大氣層並加劇全球變暖尚不清楚，但科學家認為這不太可能。“我們不必擔心大量甲烷湧入大氣層，”馬薩諸塞州伍茲霍爾美國地質調查局的地球物理學家卡羅琳·魯佩爾說。相反，她說，霍恩巴赫和他的合著者，同樣來自南方衛理公會大學的本傑明·弗拉普斯，發現了一種強大的新方法，可以利用地質記錄中的資料來捕捉已經發生的非人為氣候變化。
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冰凍帶
作者的方法將地下溫度動力學模型與地震影像相結合，直接檢測甲烷水合物不再穩定並從冰凍固體轉變為遊離氣體的深度。由於水合物的形成取決於溫度，因此冰凍帶底部的位置可用於估計地下溫度動力學。
他們使用 1977 年收集的地震資料來模擬他們預計在北大西洋西部邊緣的冰凍甲烷何時會變成氣體，結果發現觀測到的冰凍固體和遊離氣體之間的介面比預測的要深得多。在系統地檢查了每個細節後，該團隊排除了幾種可能解釋他們觀察結果的因素——包括海平面變化、沉積速率增加或透過沉積物的熱流減少。他們最終意識到，唯一可能導致這種差異的原因是過去的水溫較低。弗拉普斯再次執行該模型，使用了來自墨西哥灣暖流西北 100 公里處水溫低得多的資料，結果得到了幾乎完美的擬合。
接下來，作者模擬了甲烷水合物沉積物中的熱流與時間的關係，並估計所有甲烷昇華並變成氣體需要大約 5,000 年的溫暖海水。“我們不知道我們處於 5,000 年時間框架中的哪個位置，但我們最好的估計表明我們已經過去了 800 到 1,000 年，”弗拉普斯說。
前方有麻煩？
這項工作有望重新激起正在進行的關於海洋甲烷釋放風險以及不穩定的水合物是否會使大陸坡更不穩定的辯論。
“令人尷尬的現實是我們沒有任何確鑿的證據表明這些聯絡是因果關係而不是相關關係，”蒙特雷灣水族館研究所海洋地質學家查爾斯·保羅說，他詳細研究了北大西洋西部地區。他說，這項最新的工作提供了可信的證據，證明海洋中的熱變化會使水合物不穩定。
但倫敦大學學院的古氣候學家馬克·馬斯林對作者聲稱不穩定的水合物使該區域更容易發生滑坡提出異議——僅溫度變化不會引發水下山體滑坡。“劇烈的脫氣事件需要壓力變化，”他說。
世界各地還有其他值得關注的水合物礦藏。北極正在經歷快速變暖、海冰急劇減少和海洋學條件變化。魯佩爾說，本質上，北極是正在經歷最大變化的地方，因此也是研究這些動力學的最佳地點。她現在正在與霍恩巴赫合作收集更多資料。“這項研究的中心在北極，”霍恩巴赫說。