在北卡罗来纳州东海岸附近的某处，海底沉积物中蕴藏的冰冻水和甲烷气体混合物开始分解。研究人员将此归咎于墨西哥湾暖流的转移——这条快速的北大西洋洋流从墨西哥湾向北流动——现在正将温暖的海水输送到以前只经历过寒冷温度的地区。
“我们知道这里存在甲烷水合物，如果变暖持续下去，可能会导致该区域的沉积物变得不稳定，”马修·霍恩巴赫说，他是德克萨斯州达拉斯市南方卫理公会大学的海洋地质学家，领导了今天在线发表在《自然》杂志上的研究。结果表明，较温暖的温度正在使美国东部大陆坡沿线多达 2.5 吉吨的甲烷水合物变得不稳定。该区域容易发生水下山体滑坡，这可能会释放出甲烷这种强效温室气体。
甲烷是否会进入大气层并加剧全球变暖尚不清楚，但科学家认为这不太可能。“我们不必担心大量甲烷涌入大气层，”马萨诸塞州伍兹霍尔美国地质调查局的地球物理学家卡罗琳·鲁佩尔说。相反，她说，霍恩巴赫和他的合著者，同样来自南方卫理公会大学的本杰明·弗拉普斯，发现了一种强大的新方法，可以利用地质记录中的数据来捕捉已经发生的非人为气候变化。
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冰冻带
作者的方法将地下温度动力学模型与地震图像相结合，直接检测甲烷水合物不再稳定并从冰冻固体转变为游离气体的深度。由于水合物的形成取决于温度，因此冰冻带底部的位置可用于估计地下温度动力学。
他们使用 1977 年收集的地震数据来模拟他们预计在北大西洋西部边缘的冰冻甲烷何时会变成气体，结果发现观测到的冰冻固体和游离气体之间的界面比预测的要深得多。在系统地检查了每个细节后，该团队排除了几种可能解释他们观察结果的因素——包括海平面变化、沉积速率增加或通过沉积物的热流减少。他们最终意识到，唯一可能导致这种差异的原因是过去的水温较低。弗拉普斯再次运行该模型，使用了来自墨西哥湾暖流西北 100 公里处水温低得多的数据，结果得到了几乎完美的拟合。
接下来，作者模拟了甲烷水合物沉积物中的热流与时间的关系，并估计所有甲烷升华并变成气体需要大约 5,000 年的温暖海水。“我们不知道我们处于 5,000 年时间框架中的哪个位置，但我们最好的估计表明我们已经过去了 800 到 1,000 年，”弗拉普斯说。
前方有麻烦？
这项工作有望重新激起正在进行的关于海洋甲烷释放风险以及不稳定的水合物是否会使大陆坡更不稳定的辩论。
“令人尴尬的现实是我们没有任何确凿的证据表明这些联系是因果关系而不是相关关系，”蒙特雷湾水族馆研究所海洋地质学家查尔斯·保罗说，他详细研究了北大西洋西部地区。他说，这项最新的工作提供了可信的证据，证明海洋中的热变化会使水合物不稳定。
但伦敦大学学院的古气候学家马克·马斯林对作者声称不稳定的水合物使该区域更容易发生滑坡提出异议——仅温度变化不会引发水下山体滑坡。“剧烈的脱气事件需要压力变化，”他说。
世界各地还有其他值得关注的水合物矿藏。北极正在经历快速变暖、海冰急剧减少和海洋学条件变化。鲁佩尔说，本质上，北极是正在经历最大变化的地方，因此也是研究这些动力学的最佳地点。她现在正在与霍恩巴赫合作收集更多数据。“这项研究的中心在北极，”霍恩巴赫说。