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不僅是俄羅斯據稱是外星人挖掘的隕石坑，還有大型滑坡、燃燒的冰和“醉樹”。 覆蓋北半球近四分之一陸地的永久凍土的持續融化導致了一系列令人驚訝的北極現象。
由於白色積雪地面反射的陽光量減少，北極地區的溫度正以大約是全球其他地區兩倍的速度升高。“在某個時刻，我們可能會進入一種與我們100年來所知的情況不同的永久凍土狀態，出現以前從未發生過的新過程，”德國阿爾弗雷德·韋格納極地和海洋研究所的地質學家吉多·格羅斯說。
俄羅斯北部偏遠地區的神秘隕石坑就是一個例子。“在科學文獻中，沒有描述任何可以真正、完全解釋這些隕石坑的東西，”格羅斯說，他今年夏天將前往西伯利亞的勒拿河三角洲，那裡有一個德俄聯合研究站。對俄羅斯新發現的隕石坑最可能的解釋是，幾個世紀或更長時間的甲烷積累，然後在過去幾年中的某個時候從融化的地面爆發出來。“高壓累積，[地面]實際上爆開了，”美國國家冰雪資料中心生物地球化學家凱文·謝弗解釋說。“如果它確實是由融化的甲烷冰引起的，我們應該會看到更多。”
這些隕石坑隨後將變成湖泊，由於水會捕獲更多的太陽熱量，這將進一步融化周圍和下方的永久凍土。在整個北極地區新融化的高低不平的景觀中，正在形成類似的新湖泊，這被稱為熱喀斯特。這種熱喀斯特湖泊和周圍的沼澤地創造了有利於微生物的泥濘條件，這些微生物會將死亡的植物材料分解為甲烷。然後，甲烷從湖泊和地面冒出，在濃度較高的地方，甚至可以點燃，導致出現火焰在冰上跳舞的情況。
比爆炸坑或燃燒的冰更普遍的是“醉樹”。當永久凍土融化時，由於冰在北極某些地區佔地面積的 80%，曾經像混凝土一樣堅固的土壤會變成泥漿。而且由於冰比水佔用更多的空間，地面會下沉，導致直立生長的樹木在地面液化時傾斜。結果，整片森林像一群醉漢一樣傾斜。這對北極的現代基礎設施也是壞訊息：道路、管道和建築物地基會沉入泥漿並開裂，或者整個景觀會下沉。“從長遠來看，永久凍土退化會對經濟和社會產生巨大影響，”謝弗指出。
在地面傾斜的地方，可能會發生更糟糕的情況：滑坡，這就像緩慢移動的泥石流，可能會破壞 40 公頃或以上的區域，並延伸超過一公里。最大的大型滑坡可能會以每十年一公里的速度侵蝕景觀，而且似乎沒有停止的跡象。格羅斯說，俄羅斯的一個滑坡使科學家們感到困惑，它深入永久凍土 70 多米，並且在 20 世紀 70 年代開始後仍在增長。
融化的永久凍土可能引起的最大擔憂是來自北冰洋和/或永久凍土的大量且突然的甲烷釋放。在幾十年中，甲烷捕獲的熱量至少是二氧化碳的八倍，從而更快地推動全球變暖。在打嗝方面的不利訊息是，北極產生的甲烷量明顯上升，在加拿大西北地區的警戒站，30 年內增加了大約 8%。海洋考察隊觀察到甲烷從北冰洋底部的甲烷冰中冒出氣泡。好訊息是，涵蓋北極廣大地區並可追溯到幾十年前的衛星資料顯示，這種強效溫室氣體的大氣濃度幾乎沒有變化。“為什麼會這樣，我們還不清楚，”格羅斯說。
這種北極融化釋放的大部分溫室氣體將是二氧化碳。隨著大氣中溫室氣體水平的上升捕獲越來越多的熱量，永久凍土融化將繼續，從而啟動一個反饋迴圈，進而進一步融化北極。到本世紀中葉，計算機模擬預測，阿拉斯加多達三分之一的永久凍土面積可能會融化，至少在地表，加拿大和西伯利亞的情況也類似。一旦融化開始，構成永久凍土頂部約三米的凍結死亡植物成為釋放二氧化碳的微生物的食物，這個過程是不可逆轉的。“你不能再把它凍結，”謝弗說。“一旦腐爛開始，你就無法關閉它，而且它會持續幾個世紀。”
永久凍土已經儲存了大量的碳，據估計高達 1.7 萬億噸，或比目前大氣中含有的碳多兩倍以上。並非所有這些碳都會在不久的將來融化，有些地區的永久凍土延伸到 700 米深，但到 2100 年可能會釋放高達 1200 億噸的碳。這足以使全球平均氣溫升高近三分之一攝氏度。“這些數字很大，”謝弗指出。但是，“與燃燒煤炭、石油和天然氣預計產生的數字相比，這些數字實際上很小。這些排放量是巨大的。”
提供這些關於多少碳可能釋放出來的估計的計算機模型假設永久凍土逐漸融化。根據迄今為止的觀測，這種預測可能被證明是錯誤的。滑坡和湖泊等融化過程已經發生得比預期的快，並且影響的區域比預期的更大。正如格羅斯所說：“我們的估計可能非常保守。”
融化會啟動一系列複雜的自然力量，其中一些可能會與看似不可阻擋的變暖趨勢背道而馳。由於氣溫升高和生長季節延長，樹木和灌木將繼續向北移動。反過來，這些樹木會從空氣中吸收二氧化碳。美國宇航局新的軌道碳觀測站應該有助於闡明北極的這種綠化將吸收多少二氧化碳。即使是熱喀斯特湖泊也可能正在掩埋一些碳，至少在數千年內，湖泊沉積物會掩埋死亡的植物和藻類。
迄今為止，溫室氣體排放所保證的融化量仍然不清楚。“我們正在努力弄清楚這一點，”謝弗說。在過去 100 年左右的現代探索中，支配北極過程的規則可能不再適用。這種持續融化的速度可能會加快並在幾十年內發生，或者在幾個世紀和幾千年內緩慢融化。“永久凍土融化的極限是什麼？”格羅斯問道。“我們真的不知道。”
有人試圖擴大對北極的監測，但由於其範圍廣闊和條件惡劣，仍然存在巨大的差距。與大多數科學一樣，迄今為止的觀測僅限於科學家容易到達的地方，而不是為了確保最大覆蓋範圍而進行監測的地方。在圍繞人類世中的北極（一個假定的新地質時代，與近期人類對地球行星範圍的影響有關）出現的研究問題中，永久凍土的命運作為一個已知的未知數而顯得尤為重要，正如美國國家科學院在今年 4 月的一份報告中所承認的那樣。
然而，有一點是明確的：到目前為止，人類世已被證明對冰不利，隨著新北極的出現，這種情況將會變得更糟。“這種情況是前所未有的，”謝弗說。“你燃燒化石燃料的速度越快，北極變暖的速度就越快。”