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不仅是俄罗斯据称是外星人挖掘的陨石坑，还有大型滑坡、燃烧的冰和“醉树”。 覆盖北半球近四分之一陆地的永久冻土的持续融化导致了一系列令人惊讶的北极现象。
由于白色积雪地面反射的阳光量减少，北极地区的温度正以大约是全球其他地区两倍的速度升高。“在某个时刻，我们可能会进入一种与我们100年来所知的情况不同的永久冻土状态，出现以前从未发生过的新过程，”德国阿尔弗雷德·韦格纳极地和海洋研究所的地质学家吉多·格罗斯说。
俄罗斯北部偏远地区的神秘陨石坑就是一个例子。“在科学文献中，没有描述任何可以真正、完全解释这些陨石坑的东西，”格罗斯说，他今年夏天将前往西伯利亚的勒拿河三角洲，那里有一个德俄联合研究站。对俄罗斯新发现的陨石坑最可能的解释是，几个世纪或更长时间的甲烷积累，然后在过去几年中的某个时候从融化的地面爆发出来。“高压累积，[地面]实际上爆开了，”美国国家冰雪数据中心生物地球化学家凯文·谢弗解释说。“如果它确实是由融化的甲烷冰引起的，我们应该会看到更多。”
这些陨石坑随后将变成湖泊，由于水会捕获更多的太阳热量，这将进一步融化周围和下方的永久冻土。在整个北极地区新融化的高低不平的景观中，正在形成类似的新湖泊，这被称为热喀斯特。这种热喀斯特湖泊和周围的沼泽地创造了有利于微生物的泥泞条件，这些微生物会将死亡的植物材料分解为甲烷。然后，甲烷从湖泊和地面冒出，在浓度较高的地方，甚至可以点燃，导致出现火焰在冰上跳舞的情况。
比爆炸坑或燃烧的冰更普遍的是“醉树”。当永久冻土融化时，由于冰在北极某些地区占地面积的 80%，曾经像混凝土一样坚固的土壤会变成泥浆。而且由于冰比水占用更多的空间，地面会下沉，导致直立生长的树木在地面液化时倾斜。结果，整片森林像一群醉汉一样倾斜。这对北极的现代基础设施也是坏消息：道路、管道和建筑物地基会沉入泥浆并开裂，或者整个景观会下沉。“从长远来看，永久冻土退化会对经济和社会产生巨大影响，”谢弗指出。
在地面倾斜的地方，可能会发生更糟糕的情况：滑坡，这就像缓慢移动的泥石流，可能会破坏 40 公顷或以上的区域，并延伸超过一公里。最大的大型滑坡可能会以每十年一公里的速度侵蚀景观，而且似乎没有停止的迹象。格罗斯说，俄罗斯的一个滑坡使科学家们感到困惑，它深入永久冻土 70 多米，并且在 20 世纪 70 年代开始后仍在增长。
融化的永久冻土可能引起的最大担忧是来自北冰洋和/或永久冻土的大量且突然的甲烷释放。在几十年中，甲烷捕获的热量至少是二氧化碳的八倍，从而更快地推动全球变暖。在打嗝方面的不利消息是，北极产生的甲烷量明显上升，在加拿大西北地区的警戒站，30 年内增加了大约 8%。海洋考察队观察到甲烷从北冰洋底部的甲烷冰中冒出气泡。好消息是，涵盖北极广大地区并可追溯到几十年前的卫星数据显示，这种强效温室气体的大气浓度几乎没有变化。“为什么会这样，我们还不清楚，”格罗斯说。
这种北极融化释放的大部分温室气体将是二氧化碳。随着大气中温室气体水平的上升捕获越来越多的热量，永久冻土融化将继续，从而启动一个反馈循环，进而进一步融化北极。到本世纪中叶，计算机模拟预测，阿拉斯加多达三分之一的永久冻土面积可能会融化，至少在地表，加拿大和西伯利亚的情况也类似。一旦融化开始，构成永久冻土顶部约三米的冻结死亡植物成为释放二氧化碳的微生物的食物，这个过程是不可逆转的。“你不能再把它冻结，”谢弗说。“一旦腐烂开始，你就无法关闭它，而且它会持续几个世纪。”
永久冻土已经储存了大量的碳，据估计高达 1.7 万亿吨，或比目前大气中含有的碳多两倍以上。并非所有这些碳都会在不久的将来融化，有些地区的永久冻土延伸到 700 米深，但到 2100 年可能会释放高达 1200 亿吨的碳。这足以使全球平均气温升高近三分之一摄氏度。“这些数字很大，”谢弗指出。但是，“与燃烧煤炭、石油和天然气预计产生的数字相比，这些数字实际上很小。这些排放量是巨大的。”
提供这些关于多少碳可能释放出来的估计的计算机模型假设永久冻土逐渐融化。根据迄今为止的观测，这种预测可能被证明是错误的。滑坡和湖泊等融化过程已经发生得比预期的快，并且影响的区域比预期的更大。正如格罗斯所说：“我们的估计可能非常保守。”
融化会启动一系列复杂的自然力量，其中一些可能会与看似不可阻挡的变暖趋势背道而驰。由于气温升高和生长季节延长，树木和灌木将继续向北移动。反过来，这些树木会从空气中吸收二氧化碳。美国宇航局新的轨道碳观测站应该有助于阐明北极的这种绿化将吸收多少二氧化碳。即使是热喀斯特湖泊也可能正在掩埋一些碳，至少在数千年内，湖泊沉积物会掩埋死亡的植物和藻类。
迄今为止，温室气体排放所保证的融化量仍然不清楚。“我们正在努力弄清楚这一点，”谢弗说。在过去 100 年左右的现代探索中，支配北极过程的规则可能不再适用。这种持续融化的速度可能会加快并在几十年内发生，或者在几个世纪和几千年内缓慢融化。“永久冻土融化的极限是什么？”格罗斯问道。“我们真的不知道。”
有人试图扩大对北极的监测，但由于其范围广阔和条件恶劣，仍然存在巨大的差距。与大多数科学一样，迄今为止的观测仅限于科学家容易到达的地方，而不是为了确保最大覆盖范围而进行监测的地方。在围绕人类世中的北极（一个假定的新地质时代，与近期人类对地球行星范围的影响有关）出现的研究问题中，永久冻土的命运作为一个已知的未知数而显得尤为重要，正如美国国家科学院在今年 4 月的一份报告中所承认的那样。
然而，有一点是明确的：到目前为止，人类世已被证明对冰不利，随着新北极的出现，这种情况将会变得更糟。“这种情况是前所未有的，”谢弗说。“你燃烧化石燃料的速度越快，北极变暖的速度就越快。”