Виверження вулкана Хунга Тонга-Хунга Ха’апаї у 2022 році стало однією з найпотужніших геологічних подій сучасної епохи. Зазвичай виверження вулканів сприймаються через призму руйнування: вони викидають у стратосферу хмари попелу та токсичних газів. Однак ця конкретна подія призвела до несподіваного наукового відкриття. Дослідники виявили природний хімічний процес усередині вулканічного шлейфу, який швидко знищував метан – потужний парниковий газ. Це відкриття як змінює наше розуміння атмосферної хімії, а й є доказом концепції майбутніх технологій, вкладених у очищення атмосфери.
Несподівана хімічна реакція
Десятиліттями вчені знали, що вулкани виділяють метан під час вивержень. Однак вони не усвідомлювали, що саме виверження може діяти як каталізатор для розкладання цього метану. Ключем до цього відкриття стало з’єднання під назвою “формальдегід”.
У дослідженні, очолюваному атмосферним вченим Мартеном ван Герпеном з компанії Acacia Impact Innovation BV, дослідники проаналізували супутникові дані про виверження Тонга. Вони виявили аномально високі концентрації формальдегіду у вулканічному шлейфі. Формальдегід є недовговічним проміжним продуктом, який з’являється під час розкладання метану хлорними радикалами. Його наявність послужило «курячим слідом», що вказує на те, що високо в атмосфері протікає швидка хімічна реакція.
«Відомо, що вулкани виділяють метан під час вивержень, але досі не було відомо, що вулканічний попіл також здатний частково очищати це забруднення», – пояснює Ван Герпен.
Як працює цей процес
Механізм цього явища ґрунтується на унікальних компонентах, які були присутні при виверженні Тонга. Оскільки вулкан вивергався під водою, він викинув морську воду, сіль та мінеральні частинки високо в атмосферу, створивши шлейф, що досяг рекордних висот.
Коли сонячне світло потрапляло на цю суміш сольових аерозолів та вулканічних газів, це запускало утворення реакційноздатних хлорних радикалів. Хлор має високу реакційну здатність, оскільки має неспарений електрон, що прагне стабільності. Коли ці хлорні радикали зустрічаються з метаном, вони відщеплюють атом водню, ініціюючи ланцюгову реакцію, що руйнує молекулу метану. Формальдегід є короткочасним побічним продуктом цього процесу.
Не перший випадок, коли вчені спостерігали розкладання метану під впливом хлору. У 2023 році команда ван Герпена ідентифікувала аналогічні процеси, викликані цукровим пилом та морською суспензією. Однак виверження Тонга надало масивний і концентрований приклад такої реакції, що відбувається у глобальному масштабі.
Масштаб і значимість
Хоча відкриття має велике наукове значення, важливо розуміти його масштаби. Вулканічний шлейф не усунув весь вироблений метан. За оцінками дослідників, окислення хлором знищувало приблизно 900 метричних тонн метану на день. У той же час вулкан викинув загалом близько 330 000 метричних тонн метану.
Таким чином, вулкан не очищав власні викиди; Більшість метану залишалася у атмосфері. Однак дослідження довело, що цей процес атмосферного очищення можна спостерігати, відстежувати та кількісно вимірювати. Спостерігаючи за хмарою формальдегіду протягом десяти днів у міру його дрейфу у бік Південної Америки, вчені підтвердили, що руйнація метану була безперервною та вимірною.
Значення для кліматичних технологій
Основна цінність цього дослідження полягає у його потенційному застосуванні для штучних кліматичних рішень. Оскільки рівень метану зростає через промислову діяльність та сільське господарство, вчені активно шукають способи зниження його концентрації в атмосфері. Виверження Тонга продемонструвало, що видалення метану за допомогою хлору фізично можливе.
Хімік Меттью Джонсон із Копенгагенського університету зазначає, що хоча відтворення цього природного явища для промислових потреб є очевидним наступним кроком, воно потребує ретельного тестування на безпеку та ефективність.
“Наш супутниковий метод може запропонувати спосіб допомогти визначити, як люди можуть уповільнити глобальне потепління”, – говорить Джонсон.
Висновок
Виверження Хунга Тонга-Хунга Ха’апаї надало рідкісну великомасштабну лабораторію для атмосферної науки. Хоча сама подія не значно знизила глобальний рівень метану, вона підтвердила, що існують природні механізми розкладання цього парникового газу. Це розуміння перекладає концепцію прямого видалення метану з атмосфери з галузі теоретичної хімії в площину реальності, що спостерігається, прокладаючи шлях для майбутніх досліджень безпечних і ефективних технологій пом’якшення наслідків зміни клімату.
