終于該我出場(chǎng)了!小編的插播太精彩,差點(diǎn)兒讓我忘記自己要干什么了。
在前面,經(jīng)過(guò)生物君的理性分析,我們都了解到,即使深海里藏著巨型生物,它大概率也攪不起太大的風(fēng)浪,而我要介紹的這位可厲害了!它對(duì)地球環(huán)境的威脅不但可怕,而且真實(shí),即使是那些想象出來(lái)的神仙、怪獸、外星人,在它面前都要甘拜下風(fēng)。
什么?你說(shuō)不應(yīng)該存在這樣的生物?哈哈!我可沒(méi)說(shuō)過(guò)我要介紹的是生物。事實(shí)上,它是一種奇怪的礦物——也可以簡(jiǎn)稱為“怪物”不是?
——地理兄
起于微末
我要介紹的這種深海怪物,用“起于微末”來(lái)形容它毫不過(guò)分。
養(yǎng)過(guò)魚(yú)的科學(xué)少年一定知道,要不了多久,魚(yú)的糞便就會(huì)堆積在魚(yú)缸底部,必須及時(shí)清理。在大海中,海洋動(dòng)物的糞便也會(huì)下沉,直至落到海底。
除了動(dòng)物糞便之外,植物碎屑、藻類殘?bào)w、礦物顆粒等物質(zhì),也會(huì)往海底沉積。在沉積的過(guò)程中,這些物質(zhì)飄飄灑灑,看起來(lái)如同飛揚(yáng)的雪花,因此被統(tǒng)稱為“海雪”或“海洋雪”。我們的怪物,就起源于這些不起眼的小東西。
海雪是大海中重要的“快遞員”。一方面,它們將海洋上層的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)帶往深海,成為深海食物鏈的起點(diǎn),滋養(yǎng)了那些生活在暗無(wú)天日中的深海生物;另一方面,也是更重要的方面,它們將大氣中多余的二氧化碳帶入海底存儲(chǔ)起來(lái)。這個(gè)過(guò)程是這樣的——
①空氣中的二氧化碳通過(guò)光合作用被海洋植物和藻類轉(zhuǎn)化和利用,碳在它們的體內(nèi)堆積起來(lái)。
②海洋植物被其他生物食用或分解,碳被儲(chǔ)存在生物體內(nèi)或者以排泄物的形式被排出體外。
③植物碎屑、藻類殘?bào)w、動(dòng)物糞便、動(dòng)物遺骸等匯聚成海雪大軍,降落沉積到海底,碳也隨之沉積下來(lái)。
據(jù)統(tǒng)計(jì),在人類活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳中,有25%~40%都是通過(guò)海雪的方式被埋藏并儲(chǔ)存在了深海里。二氧化碳是對(duì)氣候變化影響最大的溫室氣體之一,如果在空氣中過(guò)量存在,就會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)加強(qiáng),進(jìn)而引發(fā)氣溫升高、海水酸化等一系列環(huán)境問(wèn)題。幸好海雪充當(dāng)快遞員,將部分被海洋植物和藻類轉(zhuǎn)化的二氧化碳送到海底給“封印”了起來(lái)。
屠龍少年終成惡龍
經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的時(shí)光,海雪在海底不斷累積,有些地方甚至深達(dá)一千多米。然而,正是這些將二氧化碳“封印”在海底的海雪,卻在不知不覺(jué)間成為孕育“怪物”的土壤。屠龍少年終成惡龍的戲碼,正在悄然上演。
在厭氧菌的作用下,海雪會(huì)不斷腐敗、分解、變質(zhì),然后生成甲烷。對(duì)于人類來(lái)說(shuō),甲烷有好也有壞。好的方面是,它是一種清潔能源,燃燒之后只會(huì)產(chǎn)生水和二氧化碳;壞的方面是,甲烷是一種非常厲害的溫室氣體,一旦大量逃逸到大氣中,后果將非常可怕。
是的,甲烷就是我們的——海底怪物!
甲烷制造溫室效應(yīng)的能力有多強(qiáng)?在它面前,二氧化碳只能甘拜下風(fēng)。就單個(gè)分子而言,甲烷分子產(chǎn)生溫室效應(yīng)的強(qiáng)度約是二氧化碳分子的7.5倍。根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)(簡(jiǎn)稱IPCC)提供的數(shù)據(jù),相同質(zhì)量的甲烷,在100年的時(shí)間內(nèi)造成全球變暖的能力是二氧化碳的25倍;如果將時(shí)間縮短至20年,那么這個(gè)數(shù)字將提升至可怕的86倍。
來(lái)自大海的封印
海洋中,海雪不可計(jì)數(shù),它們制造的甲烷也難以估量,但似乎我們既沒(méi)有感受到,也沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)這些甲烷對(duì)環(huán)境帶來(lái)過(guò)怎樣嚴(yán)重的影響,這又是怎么回事呢?
這是因?yàn)?,大海給這些甲烷加上了“雙重封印”。
第一重封印,就是大海本身。海水越深,甲烷抵達(dá)海面的路程越漫長(zhǎng),被分解的可能性就越大。這就好比大魔頭在海底誕生之后,需要拼命游上海面,這個(gè)過(guò)程耗光了他的能量,讓他變回普通人,也就無(wú)力作亂了。
第二重封印,是海洋中低溫高壓的環(huán)境。在這樣的環(huán)境下,水分子會(huì)彼此連接在一起,形成一個(gè)多面體空心結(jié)構(gòu),甲烷分子就這樣被包裹在里面。無(wú)數(shù)個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)聚積在一起,從宏觀的外表看起來(lái),就像是冰一樣。這樣的“冰層”在海底廣泛存在,它們就是將甲烷封印在海底的牢籠。
封印甲烷的“冰層”,學(xué)名為“天然氣水合物”(天然氣的主要成分是甲烷),因?yàn)橥庑嗡票?,遇火能燃燒,所以又被稱為“可燃冰”。
可燃冰富含天然氣,是一種潛在的清潔能源。它們廣泛地分布在海底、大陸永久凍土層和內(nèi)陸湖的深水環(huán)境中,據(jù)估計(jì),其儲(chǔ)量足夠人類使用上千年。
可燃冰是種松散的結(jié)構(gòu),一旦溫度升高或壓力變小就會(huì)分解,里面的天然氣(甲烷)便會(huì)逃逸出來(lái),再加上以目前的技術(shù),開(kāi)采可燃冰的成本過(guò)高,所以人類暫時(shí)還無(wú)法大規(guī)模利用它們。
怪物曾大鬧地球
既然甲烷被牢牢地困在海底,它對(duì)地球的威脅又從何談起呢?關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,我們需要先將時(shí)間撥回到大約5600萬(wàn)年前。
那時(shí),地球的前任霸主恐龍已經(jīng)滅絕了差不多1000萬(wàn)年,新的霸主尚未誕生,地球處于一片蕭條之中。
就在突然之間,地球開(kāi)始快速升溫,在短短兩萬(wàn)年的時(shí)間里,地球的平均氣溫升高了5~8℃。這場(chǎng)高溫有多離譜?亞熱帶和暖溫帶的森林一度擴(kuò)張到了北極地區(qū),也就是說(shuō),冰天雪地的北極也變得郁郁蔥蔥,就連棕櫚樹(shù)這種典型的熱帶植物,也能生長(zhǎng)到北極圈附近。科學(xué)家將這場(chǎng)異常升溫稱為“古新世—始新世極熱事件”(英文名:Paleocene-EoceneThermalMaximum,簡(jiǎn)稱:PETM)?!皹O熱事件”持續(xù)了15萬(wàn)~20萬(wàn)年,在地球的自我調(diào)節(jié)下,氣溫才逐漸恢復(fù)正常。
氣候的急劇變化,讓大量無(wú)法適應(yīng)的動(dòng)物走向滅絕。地球的生態(tài)環(huán)境和物種就此被深刻地改變。
而引起這場(chǎng)地球高溫的罪魁禍?zhǔn)祝褪翘与x“封印”的甲烷!
科學(xué)家推測(cè),或許是因?yàn)槌?jí)火山爆發(fā),或許是因?yàn)榈厍蜻\(yùn)行軌道靠近了太陽(yáng),又或許是因?yàn)殄缧堑淖矒簦傊?,一種突然出現(xiàn)的“初始熱量”導(dǎo)致全球氣溫不正常上升。當(dāng)氣溫上升到一定程度的時(shí)候,海水也隨之升溫,海底的可燃冰開(kāi)始分解,巨量的甲烷打破“封印”,逃逸到大氣中。它們加劇了溫室效應(yīng),導(dǎo)致地球的氣溫迅速攀升。
如今,我們正在經(jīng)歷一個(gè)又一個(gè)越來(lái)越炎熱的夏天??茖W(xué)家擔(dān)心,如果任由氣溫升高,一旦超過(guò)可燃冰融化的臨界值,讓海底甲烷逃脫到大氣中,那么可怕的“極熱期”或許會(huì)再度上演。你說(shuō),甲烷是不是深藏海底的可怕怪物?
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2023年8期