地球“冰箱”是潘多拉魔盒嗎？

●石頭 編

西伯利亞的景色，連綿的雪山望不到邊際，非常壯觀。

2016年9月，西伯利亞爆發(fā)了大規(guī)模的炭疽疫情，起因是凍土融化暴露了一只被凍土層已冰住75年的病死馴鹿，從而釋放了病菌。

生化電影里的情節(jié)來到了現實中，造成了幾千只馴鹿死亡，近百人就醫(yī)。俄羅斯當局甚至準備撲殺25萬只馴鹿，而疫情爆發(fā)時的亞馬爾半島，馴鹿數量是30萬只。

凍土被形容為一個大冰箱，里面冰凍著土壤、巖石、水以及各種有機生物。隨著近年來的全球變暖，一些永久性凍土開始解凍，這將給生態(tài)環(huán)境帶來各種各樣的潛在問題。

我國多年性凍土占陸地面積22.4%

對于凍土，在北方生活過的人們并不陌生。當大地被寒冬封住的時候，以往松軟的土地，變得如巖石一般僵硬，費力刨開之后，土壤中夾雜著白色的冰晶。這其實就是凍土。

只不過，這種凍土在寒冬之后，便開始“舒展筋骨”——土壤中的冰融化，重新讓土壤變得柔軟濕潤，這被稱為短時凍土或者季節(jié)性凍土，與之相區(qū)別的是那些任憑春夏秋冬四季輪換、晝夜交替，都永遠將溫度保持在零攝氏度以下、從未解封的多年性凍土。

世界多年性凍土主要分布在歐洲及亞洲的北部、北美洲、北極洋淺大陸架，以及中低緯度地區(qū)的高山、高原。例如，落基山、安第斯山、乞力馬扎羅山及我國的青藏高原等。在我國，多年性凍土占陸地面積的22.4%，約215萬平方千米。

凍土中含細菌真菌等多種微生物

一萬年前滅絕的猛犸象，曾是陸地上最大的哺乳動物，在如今的眾多影視作品中，人們也再現了其威猛的身姿，而在西伯利亞的永久凍土層中，人們多次發(fā)現其被冰封的遺體。

2012年4月，俄羅斯西伯利亞雅庫特地區(qū)發(fā)現了一具幼年猛犸象尸體。這頭生活在1萬多年前的猛犸象在冰雪覆蓋下，保存得幾乎很完美，眼睛、腳掌和體內器官都在原來的位置上。

2013年6月，一支俄羅斯古生物學家小組在西伯利亞中部北冰洋沿岸的利亞霍夫群島發(fā)現了猛犸象血液冰凍樣本，人們甚至希望能借此復活這一史前巨獸。

實際上，廣泛存在于地球陸地的永久性凍土就像是地球的一個冰箱，里面保存著大量的有機物。然而，并不是所有的有機物都像猛犸象一樣讓人興奮，“冰箱”里有些東西，帶來的則是威脅。打開這扇冰箱的“門”，有可能是打開一個潘多拉盒子——就像本文開頭提到的凍土中那只帶有炭疽病毒的馴鹿，時隔75年仍對人們造成了巨大威脅。

早有研究指出，這種永凍層中“冷凍”的炭疽芽孢可保持活性達105年，如果掩埋深度增加，細菌或許能夠存活更久。

2014年，由于凍土帶融化，深埋在俄羅斯永久凍土里長達3萬年的巨型病毒被隔離并重新激活。這種“西伯利亞闊口罐病毒”的繁殖方式與天花相似。其中，阿米巴變形蟲被團隊選做實驗材料，證明了這種病毒仍具有感染性，但對人畜無害。

但盡管如此，現在這個巨型病毒從永久凍土層里復活，其仍可能是潛在的傷害病原體，或包括人類從未接觸過的病毒。發(fā)現該巨型病毒的小組負責人、法國馬賽艾克斯馬賽大學的香特·埃伯加表示，可能還存在其他病原病毒的猜測也不是沒有道理的。

在凍土環(huán)境中，包括古菌、細菌、真菌在內的多種微生物，都在進行著各種代謝活動。對加拿大近北極凍土層古菌群落結構的研究表明，廣古菌占61%，泉古菌占39%。對凍土區(qū)活動層與凍土層的調查顯示，細菌具有較高的生物多樣性，主要的優(yōu)勢類群包括放線菌、變形菌、酸桿菌、芽單胞菌。近期對北美北極凍土區(qū)真菌群落結構組成與分布的研究顯示，該區(qū)真菌序列主要屬于子囊菌門和擔子菌門兩大類，分別占真菌總數的16.1%和83.9%。

不難想象，一旦這些“冰箱”里的細菌、病毒重見天日，將會給人類社會帶來巨大的威脅。

凍土融化可加劇全球溫室效應

氣候變暖已然成為世界各國角力的重要議題，共同應對溫室氣體排放導致的全球氣候變暖問題也已深入人心。不斷升高的全球溫度除了讓冰川融化，促進海平面上升之外，也使得這些永久性凍土開始“蠢蠢欲動”。

在西伯利亞，人們不斷發(fā)現由于凍土解凍而導致的地面沉陷，最終形成一個個大坑或融湖。而且，在這些解凍的凍土里面還涌現出大量的甲烷氣體。

隨著凍土融化，儲存于凍土中的土壤有機碳被釋放到活動層，被土壤中的微生物充分利用，且由于土壤溫度的增高，其代謝進一步加強，加速了土壤有機碳的分解，導致大量溫室氣體進入大氣，從而可能會對全球氣候變暖產生正反饋作用。

冰凍的猛犸象尸體常見于西伯利亞凍土帶

據最新研究估計，凍土土壤的含碳量約占全球地下有機碳庫50%，超過了植被和大氣含碳量的總和。凍土是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最容易受到外界變化影響的碳庫，起著碳源與碳匯的作用。因此，其對于維持全球碳平衡具有至關重要的作用。

在自然界中，甲烷水合物在兩極地區(qū)的永凍層以及大陸架一帶的海床下均有相當廣泛的分布，環(huán)境和溫度的變化促使甲烷氣體從中分離。與等量的二氧化碳相比，甲烷的增溫效果要高出10-20倍。

目前僅東西伯利亞北極大陸架海床中就有約500億噸的甲烷以水合物的形式存在，研究模型假定以現有北極凍土融化速度，這些甲烷將在10年內全部揮發(fā)，若直接釋放到大氣層，將使全球溫度在未來15-35年內升高2℃左右。這將加速全球變暖，導致發(fā)展中國家受到最嚴重影響。若不采取任何措施，僅俄羅斯北側東西伯利亞海下方的永久凍土融化就可能造成60萬億美元的經濟損失，而整個北極地區(qū)的經濟損失數目將會更加難以想象。

凍土“可燃冰”能成為石油等接替能源

當然，這些蘊含在凍土中的有機碳以及甲烷，并不是完全有害的，甚至還可能解決人類燃料枯竭的問題，其中最為熟知的便是“可燃冰”。

近日，經10余年技術攻關，吉林大學科研團隊研發(fā)出陸域天然氣水合物冷鉆熱采關鍵技術，填補了國內該領域的空白，并在前不久獲得2016年國家技術發(fā)明獎二等獎。

天然氣水合物，又稱可燃冰，分布于深海沉積物或陸域永久凍土中，是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結晶物質。其燃燒后僅會生成少量的二氧化碳和水，污染性比煤、石油、天然氣小很多，但能量高于煤、石油、天然氣10倍。

迄今為止，在美國阿拉斯加北坡、俄羅斯西伯利亞以及加拿大馬更些三角洲的多年凍土區(qū)都發(fā)現并獲取了可燃冰樣品，且多發(fā)育在多年性凍土層300-600米深處。

并且，可燃冰儲量巨大，據估計，天然氣水合物中所含有機碳的總資源量相當于全球已知煤、石油和天然氣總量的兩倍，被國際公認為石油、天然氣的接替能源。雖然可燃冰主要分布于海底，但是陸地上的永久性凍土中的蘊藏量也不可小覷。

● 資料來源：《南方日報》