北極永凍層解凍釋放出的有毒物質
2012年，納塔利（Sue Natali）首次抵達位於西伯利亞的杜瓦尼亞爾（Duvanny Yar）。那時，她還是一名博士後研究員，研究對象是氣候變化導致的永久凍土融化的影響。在那之前，她多次看到這個地方的照片。在杜瓦尼亞爾，永凍層融化得很快，導致西伯利亞永久凍土帶中央出現了一片大面積地面塌陷——「大滑坡」，像一個巨坑一樣。但她沒想到自己會親眼看到這一切。
「不可思議，真的不可思議，」身在馬薩諸塞州伍茲霍爾研究中心（Woods Hole Research Center）的她在接受我的採訪時回憶說。她現在是該中心的副研究員。「我到現在一想到它還打顫……根本無法相信那種規模：多層建築大小的懸崖坍塌……一邊走一邊能看到像木頭一樣的東西露出永凍層。但它們不是木頭，是猛獁象和其他更新世（Pleistocene）動物的骨頭。」 納塔利所描述的正是北極迅速變暖所帶來的顯著影響。永凍層——截止前仍處於永久凍結狀態的土層——正在解凍，並暴露出它隱藏的秘密。除了更新世化石外，同時被釋放出來的還有大量的碳與甲烷、有毒的汞和古老的病毒。 永久凍土迅速解凍導致地表出現「大滑坡」，地層變成如同奶酪中的蜂窩空穴一樣（Credit: Sue Natali） 永久凍土中含有豐富的有機物，其碳含量約為150億噸。「這大約是大氣中碳含量的兩倍，全球所有森林碳含量的三倍，」納塔利說。她解釋稱，可能會有30%到70%的永久凍土會在2100年之前融化，具體取決於我們應對氣候變化的成效。「如果我們還是一切照舊，繼續保持當前的化石燃料消耗速度，那就是70%；如果我們大量減少化石燃料排放，就是30%……在融化的這30%到70%永久凍土中，封存在有機質中的碳將開始被微生物分解。它們會以這些碳作為燃料或能源，並以二氧化碳或甲烷的形式將其釋放出來。」 解凍的碳中，大約10%可能會以二氧化碳的形式釋放，總量將達到1300億到1500億噸。這相當於美國保持目前的年排放量一直到2100年的總排放量。永久凍土的融化，實際上相當於多出來了一個排放量第二大的國家，而在當前的政府間氣候變化專門委員會（IPCC）模型中這個『國家』並沒有被考慮進去。「人們會說著就像一枚碳炸彈，」納塔利說。「在地質時間尺度上，這個釋放速度不慢。這是一個被封存的，沒有被考慮進為把升溫控制在2度（攝氏溫度）之內而制定的碳預算中。」 在北半球2018至2019年的那個冬天，隨著北美洲最南邊降溫反常，有關「極地漩渦」的報道頻頻出現。在印第安納州南本德，2019年1月的氣溫低至零下29攝氏度，幾乎是該市此前在1936年創下的歷史最低氣溫記錄的兩倍。然而，被這類報道所掩蓋的是，北極圈以北的情況正好相反。2019年1月，北極平均海冰面積僅為1356萬平方公里（524萬平方英里），比1981至2010年的長期平均面積少了大約86萬平方公里（33.2萬平方英里），僅略高於2018年1月創下的歷史最低值。 融冰可能會釋放甲烷，後者會加劇全球變暖（Credit: Getty Images） 去年11月，北極的氣溫本應在零下25攝氏度，但實際記錄在案的溫度卻是零上1.2攝氏度。北極變暖的速度是世界其他地區的兩倍（部分原因是太陽反射率降低）。 「我們看到，永凍層融化速度大大加快，」美國國家海洋和大氣管理局北極研究項目（Arctic Research Program，NOAA）的項目經理、北極環境研究同行評議年刊《北極報告》（Arctic Report Card）的編輯奧斯本（Emily Osborne）證實。她說，氣溫不斷上升的直接後果是永久凍土融化，「結果地面坍塌……情況變化非常快，而且是以連研究人員都沒預料到的方式。」 2017年的《北極報告》的標題毫不留情——《北極沒有表現出回歸穩定凍結狀態的跡象》。挪威斯瓦爾巴大學（University Centre Svalbard）教育學院教授兼副院長克里斯蒂安森（Hanne Christiansen）與人合著的一篇論文研究了20米（即65英尺，深度足以不受短期季節變化的影響）深處的永久凍土溫度，發現自2000年以來那裏的溫度上升了0.7攝氏度。同時也是國際永久凍土協會（International Permafrost Association）主席的克里斯蒂安森告訴我，「永凍層內部的溫度正在以相對較快的速度上升……那麼，之前處於永久凍結狀態的東西自然可能會被釋放出來。」2016年，斯瓦爾巴群島（Svalbard）的秋季氣溫在整個11月都保持在零度以上，「這是自我們1898年開始記錄以來的第一次，」克里斯蒂安森說。「然後是大量降雨——這裏的降水通常是雪……泥石流衝毀了幾百米道路……我們不得不疏散部分民眾。」 融化的永久凍土正在改變阿拉斯加的地貌（Credit: Getty Images） 北美永凍層的快速變化同樣令人擔憂。「在屬於阿拉斯加的部分北極地區，你會從空中看到一片猶如蜂窩狀奶酪的土地和湖泊，它們都是因為地面塌陷而形成的，」實地考察工作已從西伯利亞轉移至阿拉斯加的納塔利說。「過去靠近地表的水現在成了水塘。」很多水塘都在汩汩地釋放甲烷，因為微生物突然發現自己在盡情享受由古代有機物組成的盛宴，同時釋放副產品甲烷。「我們經常步行穿過這些湖泊，因為水很淺，在有些地方就像在熱水浴缸裏一樣，到處都是氣泡，」納塔利說。 但曾經的凍土釋放出來的不僅僅是甲烷和二氧化碳。2016年夏天，一批馴鹿遊牧民開始患上一種神秘的病。有關「西伯利亞瘟疫」的謠言開始流傳。這種疾病最後一次出現在該地區是在1941年。在一個小男孩和2500頭馴鹿死亡後，這種疾病被確認為炭疽熱。病源是一具解凍的馴鹿屍體，這頭馴鹿死於75年前的一場炭疽熱疫情。2018年的《北極報告》推測，「像西班牙流感、天花或黑死病這樣的已經被消滅的疾病可能被封凍在永久凍土中。」2014年，法國的一項研究提取了一種被封存在永凍層中長達3萬年的病毒，並在實驗室對其重新加熱。儘管已經過了3萬年，但該病毒仍迅速復活。 在西伯利亞，永久凍土融化，釋放出了炭疽（Credit: Getty Images） 2016年融水滲入「世界末日種子庫」（Doomsday Vault）一事更是為這幅末日圖景增添了新的內容。「世界末日種子庫」位於挪威境內的北極地區，建在永凍層下面，保管著數以百萬計的作物種子，以防止作物絶種。全球永久凍土地面網絡（The Global Terrestrial Network for Permafrost）的成員之一瑞典核廢料管理公司（Swedish Nuclear Waste Management）大概也要靠永凍層永久凍結核廢料。 永久凍土融化後，可能會湧現一些保存已久的人類考古學遺址，但它們消失的速度也很快。格陵蘭島一處保存了大約4000年的冰凍古愛斯基摩人遺址正面臨著被衝垮的危險。據估計，永凍層中保存著18萬處考古遺址，這只是其中之一。在這些遺址中，往往能找到保存完好的軟組織和衣物，但一旦暴露在空氣中，它們就會迅速腐爛。憂思科學家聯盟（Union of Concerned Scientists）的馬卡姆（Adam Markham）說：「人類造成的氣候變化發展迅速，在這種情況下，很多遺址和其中保存的物品會在被發現之前就消失了。」 然而，人類留下的更現代 （和不需要）的碎屑卻不會腐爛：海洋微塑料。由於全球洋流的循環，大量塑料垃圾最終到達北極，在那裏被凍結在海冰或永久凍土中。最近對海洋微粒進行的一項研究表明，北極盆地的濃度高於全球其他所有海洋盆地。從2004年到2015年，格陵蘭海的微塑料濃度翻了一番。「科學家發現，這些微塑料正在整個海洋積聚，最終湧入北極，」奧斯本解釋說。「我們（以前）沒意識到這個問題。科學家們現在試圖弄清楚這些微塑料的成分、什麼魚以這些微塑料為食……以及我們本質上是否在通過食用這些魚而吃進微塑料。」 位於挪威的世界末日種子庫建在永凍層下面，保管著數以百萬計的作物種子，以防止作物滅絶（Credit: Getty Images） 因為永久凍土融化，汞也進入了食物鏈。北極是地球上汞最多的地方。美國地質調查局（US Geological Survey）估計，極地冰川和永久凍土中總共存儲著165.6萬噸汞：約是全球其他所有陸地、海洋和大氣中汞含量的兩倍。納塔利解釋說：「在有機物含量高的地方，汞通常與有機物結合在一起……有機體的身體不會將其去除，所以它會在食物鏈中進行生物積累。永凍層幾乎就是那場完美的暴風雨——永凍層中有大量汞，它們被釋放進濕地系統，濕地環境正適合有機體吸收汞，然後（它們）就進入了食物鏈。這對野生動植物、人類和商業捕魚業來說都是一個問題。」 北極融化有積極的影響嗎？一個更加綠色的北極會開始看到更多的樹木和植被扎根，吸收更多的碳，並為動物提供新的棲息地嗎？奧斯本同意「北極正在變綠」的說法。但她補充說，實際上對動物種群進行的研究表明，「溫度升高還會加劇病毒和疾病的傳播，因此我們看到，由於氣候變暖，更多北美馴鹿和馴鹿變得更加體弱多病……溫度升高，在這種環境下根本不適合茁壯成長。」納塔利還說，很多地區正在經歷「凍土層褐化」：升溫導致地表水蒸發到大氣中，造成植物死亡。另一些地區因為地面塌陷而突發洪災。「這不是發生在2100年或2050年的事，就是現在，」納塔利說。「你會聽到人們說『我們過去常在那裏摘藍莓』，而當你看過去時，發現那是一片濕地。」 納塔利不想沮喪地結束談話。我們能做的事情很多，她說。北極的命運並非已成定局：「國際社會採取的行動將對究竟會有多少碳被釋放出來、永久凍土會融化多少產生重要影響。我們必須讓盡可能多的永久凍土保持凍結狀態。我們確實在一定程度上控制了這種情況。」排放不能「照舊」。北極要靠它，而我們要靠北極。 蒂姆·斯梅德利是一位關注可持續發展的作家，常駐英國。他的第一本著作是《淨化空氣：空氣污染的開始與結束》（Clearing the Air: The Beginning and the End of Air Pollution）。 請訪問 BBC Future 閲讀 英文原文。