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标题: 地面上出现蝌蚪状巨洞还在越变越大不是好迹象 [打印本页]

作者: 环球科学 时间: 2024-10-17 05:02
标题: 地面上出现蝌蚪状巨洞还在越变越大不是好迹象

1991年与2018年卫星图对比（图片来源：Victor Makarov and Aleksey Petrov via Murton et al, 2023）

可怕的是随巨洞产生而被释放的东西。

撰文 | 冬鸢审校 | 二七

起初，从卫星图上看，俄罗斯雅库塔北部地区的高地上，只是模模糊糊地出现了一条狭长的“缝隙”。但接下来几十年的时间内，这条“缝隙”却越变越宽，随后“缝隙”的一端开始剧烈横向扩增，渐渐长成了一个形似“蝌蚪”的巨洞。

巨洞从1962年到2018年的变化（图片来源：Victor Makarov and Aleksey Petrov via Murton et al, 2023）

到了2023年，这只“蝌蚪”已经有1千米长，800米宽，50米深，而它依然在继续“长大”。在它扩增的过程中，人们还不断地在洞里发现了例如猛犸象等更新世以来动物的骨骼、牙齿甚至完整的尸体，以及不同时代的植物种子和昆虫外壳。

这个神秘的巨洞有许着多名字，有人叫它“巴塔盖卡陨石坑”（Batagaika crater，巴塔盖卡是附近的一个地名），也有人叫它“地狱之门”（gate to hell）。

航拍图（图片来源：A. Gabyshev and A. Kizyakov via Murton et al, 2023）

当然它其实并不是陨石撞击产生的巨坑，科学家给它的名字叫做“巴塔盖卡巨型滑塌”（Batagay megaslump），它是由多年冻土（permafrost）融化而引起的热融滑塌（thaw slumping）。当热融滑塌的面积超过20公顷，就可以称作巨型滑塌，而“巴塔盖卡巨型滑塌”的规模在2023年已经达到了87.6公顷，是当今世界上最大的热融滑塌。

巨洞与人（最下面那个红圈）的对比（图片来源：J. B. Murton via Murton et al, 2023）

而它的形成和扩增，叙述着地球正在发生的一场灾难。

“地狱之门”的开启

我们还是先从“巴塔盖卡巨型滑塌”的诞生讲起。

这里原来覆盖着厚厚的多年冻土。多年冻土是指多年保持在或低于0℃的地面（由岩石、土壤、冰和有机物等组成），曾经常被翻译为“永久冻土”。但后来大家发现，这些所谓的“永久”冻土并不永久，因为随着气候变化等原因，世界多地的冻土都陆陆续续地开始融化，有些缓慢、有些剧烈，而“巴塔盖卡巨型滑塌”，毫无疑问是最为剧烈的那种。

上个世纪40～50年代，巴塔盖卡附近地区的人类伐木和采矿活动加剧，破坏了该地泰加林（taiga）的植被，使得地表直接暴露在太阳辐射下，温度开始上升。渐渐地，表层的多年冻土开始融化，采矿车履带的碾压也加剧了这个过程。

冻土融化后，出现的远古动物尸体（图片来源：G. N. Savvinov via Murton et al, 2023）

这些表层冻土的融化随即开启了一个可怕的过程，它让地面结构开始变得不稳定，然后开始坍塌。融化产生的水流又会继续汇入塌陷的区域，而水流动过程中的热传导和对流会融化更多的地面冰，并侵蚀冰融化后释放出的土壤沉积物，结果导致更多局部冻土融化，和更大规模的地面坍塌。这个可怕的过程叫做热喀斯特（thermokarst），在这样的正反馈作用下，冻土融化和地面塌陷的速度十分惊人。

逐渐的，这里形成了一条狭窄的沟状地貌，称为“冲沟”（gully），从1962年的卫星图上看，这条冲沟仅800米长、30米宽。然而，随着更多冻土融化，冲沟逐渐变宽，随后暴露出地下大块富含冰的冻土，导致融化速度进一步加快，地面也更加不稳定，于是出现更大规模的滑坡和坍塌，正式进入了“热融滑塌”阶段。在这一阶段，滑塌开始快速横向扩增，整个地貌逐渐变得越来越像一只“蝌蚪”。

扩增过程（Murton et al, 2023）

到了上个世纪90年代，滑塌的规模已经超过了20公顷，成为了“巨型滑塌”。随后，它又继续扩大，仅是1991年到2018年间，它的面积就扩大了3倍。如今，它的规模已经超过了80公顷，而近年来对地面冰层构造和坡顶后退速率的观察表明，“巴塔盖卡巨型滑塌”的扩张仍将持续几年到几十年。

“地狱之门”绝非虚名

事实上，不管是导致“巴塔盖卡巨型滑塌”出现的原因，还是它带来的后果，都配得上“地狱之门”这个名字。

一方面，诸如“巴塔盖卡巨型滑塌”这样剧烈的多年冻土融化事件，实则显示出我们地球的气候正在迅速变暖。而更为可怕的是，随着冻土融化，会有更多的温室气体被释放，进一步加剧全球变暖，形成正反馈。

冻土里保存着来自不同地质时期的大量含碳有机物，在冻土状态下，这些有机物“就像冰箱里保存的食物，可以保存很长时间不变质——直到你将它们解冻，暴露于微生物的分解作用下。”来自加拿大阿尔伯塔大学（University of Alberta）的科学家戴维·奥尔费尔特（David Olefeldt）说道。

而如今冻土的融化，便意味着其中的含碳有机物被解冻，它们很快就会被微生物分解，其中的碳便会以二氧化碳和甲烷等温室气体的形式释放出来，加剧气候变化。

多年冻土中的有机碳以温室气体的形式释放（Schuur et al, 2023）

最近发表在《地貌学》（Geomorphology）上的一项研究中，研究者通过精细的遥感数据和建模分析计算出，到2023年，“巴塔盖卡巨型滑塌”过程已经有3470万立方米的多年冻土融化，在这个过程中，共释放了169 500吨有机碳。而之后的一段时间内，它还会继续以每年4000至5000吨的速度释放有机碳。

“巴塔盖卡巨型滑塌”只是气候变化的灾难下，冻土融化的一个代表。除它之外，世界各地融化的多年冻土均在不断地释放温室气体。此前有研究估计，北半球多年冻土带的陆地土壤中储存了近17 000亿吨有机碳，大约是目前大气中碳含量的两倍多。可想而知，如果这些碳都以温室气体的形式释放到了大气中，我们的地球将会变成什么鬼样子。

2022年，奥尔费尔特和同事在《环境与资源年度评论》（Annual Review of Environment and Resources）发表的一项研究中，探究了不同气候变暖程度的情况下，接下来多年冻土中释放的碳含量。即便在全球变暖较慢的情况下，即温度上升在2摄氏度以内，到本世纪末多年冻土中仍将以二氧化碳和甲烷的形式释放出550亿吨碳。而如果不采取任何措施减缓气候变暖，本世纪末北极地区释放的碳将是这一数字的近5倍，是美国自150年前工业崛起以来释放的二氧化碳当量的2倍。

不同气候变化情景下本世纪末多年冻土中释放的温室气体含量，图中单位：十亿吨（图片来源：Center for Ecosystem Science and Society, Northern Arizona University）

“即使我们在本世纪中叶停止化石燃料排放，北极仍将在此后的数百年内继续受到影响。”奥尔费尔特说。

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