Вічна мерзлота виявилася вдвічі «ртутнішою» за решту біосфери

Геологи оцінили вміст ртуті в ґрунті в областях вічної мерзлоти і виявили, що в них міститься приблизно в два рази більше ртуті, ніж в решті ґрунту, а також океанах і атмосфері разом узятих. Через танення мерзлоти в результаті глобального потепління велика кількість ртуті може вивільнитися і завдати шкоди екосистемам Північної півкулі, пишуть геологи в.

В областях вічної мерзлоти в північній Європі, Америці, Азії та на островах Північного Льодовитого океану температура верхніх шарів земної кори не піднімається протягом року вище нуля градусів Цельсія, проте у зв'язку з глобальним потеплінням південний кордон цих областей починає повільно зрушуватися на північ, що призводить до танення води, що міститься в ґрунті. Це може призвести до потрапляння в ґрунт, атмосферу і воду тих речовин, які зараз знаходяться в пов'язаному стані. Щоб оцінити потенційний вплив на екосистеми виходу цих речовин у вільний стан, необхідно точно знати склад ґрунту і мінералів, що знаходяться зараз в замерзлому стані, проте кількісного хімічного аналізу ґрунту в областях вічної мерзлоти було проведено досить мало і далеко не для всіх елементів.

Щоб частково заповнити нестачу даних про хімічний склад ґрунту в умовах вічної мерзлоти, група геологів зі США, Китаю та Швеції під керівництвом Пола Шустера (Paul F. Schuster) з Колорадського університету в Боулдері провела аналіз змісту в такому ґрунті ртуті. Для цього вчені дослідили 13 кернів вічномерзлого ґрунту максимальною глибиною від одного до двох з половиною метрів, взятою з 2004 по 2012 роки в різних точках Аляски. Для аналізу вмісту ртуті в кернах вчені вимірювали два основних показники: загальний вміст ртуті і ставлення в ґрунті концентрацій ртуті і вуглецю.

Виявилося, що загальна концентрація ртуті в ґрунті сильно перевищує середнє значення для звичайного ґрунту. Як медіанне, так і середнє значення приблизно в 2 рази перевищують дані вимірювань, зроблених у попередніх роботах для більш південних областей. Так, медіанна концентрація ртуті склала 43 нанограми ртуті на грам ґрунту (для областей без вічної мерзлоти в середньому 20), а середня - 62 нанограми (проти 36 для невічномерзлого ґрунту). При цьому розподіл концентрацій ртуті містить два піку: перший в районі 40 нанограмів на грам ґрунту, і другий, менш виражений, - близько 100 нанограмів.

У свою чергу, співвідношення між концентраціями ртуті і вуглецю виявилося повністю відповідним для всіх інших зон (з точністю до похибки вимірювань всі дані дають однакове середнє значення - близько 1,6 мікрограма ртуті на 1 грам вуглецю - і відповідають один один приблизно для 11 тисяч різних вимірювань, як в зонах вічної мерзлоти, так і в інших областях).

Вчені стверджують, що через це отриману вибірку кернів можна вважати показовою для всіх регіонів вічної мерзлоти. Тому на підставі відомих карт про вміст органічного вуглецю в ґрунті в областях вічної мерзлоти і підтвердженої кількісної оцінки про співвідношення ртуть-вуглець для цих зон, автори роботи побудували приблизні карти розподілу вмісту ртуті в областях вічної мерзлоти у всій Північній півкулі і оцінили його загальний зміст.

Виявилося, що сумарно в областях вічної мерзлоти, за оцінками вчених, знаходиться близько 800 кілотонн ртуті, що приблизно в 10 разів більше, ніж загальний викид ртуті в результаті діяльності людини за останні 30 років. Крім того, це значення більш, ніж в 2 рази перевищує сумарний вміст ртуті в інших місцях, включаючи грунт, океан і атмосферу.

Для пояснення підвищеного вмісту ртуті в областях вічної мерзлоти порівняно з іншими регіонами вчені пропонують кілька можливих механізмів, заснованих на атмосферних процесах і пов'язаних з переважною облогою ртуті в полярних областях. Автори беруть до уваги велику кількість нерівномірно розподілених джерел ртуті в Північній півкулі, таких як лісові пожежі та виверження вулканів, і стверджують, що ртуть в ґрунті з'являється не з підземних джерел ртуті, а саме з атмосфери в результаті глобального циклу ртуті.

За словами авторів дослідження, при таненні вічної мерзлоти (а воно поступово відбувається), звільнена ртуть, яка протягом приблизно тисячі років перебувала в «замороженому» стані, може досить сильно вплинути на екосистеми Північної півкулі. При цьому, оскільки сучасні моделі сильно недооцінюють вміст ртуті в областях вічної мерзлоти, вони теж повинні бути частково переглянуті.

Варто зазначити, що за оцінками вмісту ртуті в гірських породах допомагає оцінити вулканічну активність у попередні геологічні епохи. Зокрема, саме за допомогою аналізу ртуті вдалося показати, що підвищена вулканічна активність була характерна для кінця тріасу і початку юрського періоду і могла стати однією з причин тріасового вимирання.