Таяние мерзлоты размыло пириты и стало источником выбросов углекислого газа

К концу века поток углекислого газа, связанный с окислением карбонатов в бассейне реки Маккензи, вырастет вдвое и сравняется с выбросами всей канадской авиации. Потепление привело к эрозии пиритов в Кордильерах через таяние многолетней мерзлоты, и высвободившиеся сульфиды в водотоках стали окисляться до сульфатов. В год река выносит уже 151 миллиард моль этих анионов. Такие оценки приведены в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances.

Обычно таяние мерзлоты связывают с потеплением через окисление или вынос органического вещества из толщи пород. Многие столетия оно оставалось законсервированным, и после таяния стало доступно для окисления кислородом воздуха и переработки микробным сообществом с сопутствующими выбросами CO₂ и СН₄. Однако это не единственный механизм, по которому из мерзлоты в окружающую среду могут попадать парниковые газы. В Арктике залегают породы (например, пириты), обнажение которых из-за термокарста и физического выветривания приводит к их окислению. Так в водотоки попадают оксиды серы, способные окислять карбонаты с выделением углекислого газа.

Ученые под руководством Эллы Уолш (Ella Walsh) из Оксфордского университета исследовали потоки сульфатов и выбросы углекислого газа, связанные с выветриванием пиритов в бассейне реки Маккензи. Они связали данные канадской Национальной программы долгосрочного мониторинга качества воды о концентрациях сульфатов (SO₄^2-) в русле Маккензи и ее притоках с 1960 по 2020 годы с метеорологическими показателями — температурами воздуха и количеством осадков.

Оказалось, что концентрации сульфатов в русле Маккензи увеличивались в среднем на 6,1 ± 1,2 процента каждые 10 лет, а в отдельным водотоках — до 36,4 ± 4,4 процента за десятилетие. Суммарный годовой поток сульфатов из бассейна Маккензи сейчас составляет 151 миллиард моль, и 129 миллиардов моль из этого количества вещества приходится на окисление сульфидов, то есть связано с быстрым обнажением пород в Кордильерах через физическое выветривание и процессы термокарста.

По оценке ученых, поток SO₄^2- в бассейне Маккензи составляет 10 процентов мирового, хотя дренирует лишь 1,6 процента площади залежей пирита. Авторы отметили, что сейчас такая эрозия в регионе приводит к выбросу полутора миллионов тонн углерода в год, но к 2100 году при слабых ограничениях антропогенных выбросов парниковых газов (то при общем потеплении более чем на два градуса) эмиссия будет составлять уже 3,0 ± 0,8 миллиона тонн углерода в год, что сопоставимо с национальными выбросами авиационного сектора.

Есть сотни свидетельств, указывающих на опасность таяния многолетней мерзлоты для окружающей среды и инфраструктуры северных городов. Однако иногда появляются исследования криолитозоны с оптимистичными результатами. Например, модельный эксперимент с 35-летним внесением удобрений в тундровые почвы показал, что потери углерода из почвы потенциально может нивелировать разрастание продуктивных кустарников.