地球“冰箱”是潘多拉魔盒吗？

●石头 编

西伯利亚的景色，连绵的雪山望不到边际，非常壮观。

2016年9月，西伯利亚爆发了大规模的炭疽疫情，起因是冻土融化暴露了一只被冻土层已冰住75年的病死驯鹿，从而释放了病菌。

生化电影里的情节来到了现实中，造成了几千只驯鹿死亡，近百人就医。俄罗斯当局甚至准备扑杀25万只驯鹿，而疫情爆发时的亚马尔半岛，驯鹿数量是30万只。

冻土被形容为一个大冰箱，里面冰冻着土壤、岩石、水以及各种有机生物。随着近年来的全球变暖，一些永久性冻土开始解冻，这将给生态环境带来各种各样的潜在问题。

我国多年性冻土占陆地面积22.4%

对于冻土，在北方生活过的人们并不陌生。当大地被寒冬封住的时候，以往松软的土地，变得如岩石一般僵硬，费力刨开之后，土壤中夹杂着白色的冰晶。这其实就是冻土。

只不过，这种冻土在寒冬之后，便开始“舒展筋骨”——土壤中的冰融化，重新让土壤变得柔软湿润，这被称为短时冻土或者季节性冻土，与之相区别的是那些任凭春夏秋冬四季轮换、昼夜交替，都永远将温度保持在零摄氏度以下、从未解封的多年性冻土。

世界多年性冻土主要分布在欧洲及亚洲的北部、北美洲、北极洋浅大陆架，以及中低纬度地区的高山、高原。例如，落基山、安第斯山、乞力马扎罗山及我国的青藏高原等。在我国，多年性冻土占陆地面积的22.4%，约215万平方千米。

冻土中含细菌真菌等多种微生物

一万年前灭绝的猛犸象，曾是陆地上最大的哺乳动物，在如今的众多影视作品中，人们也再现了其威猛的身姿，而在西伯利亚的永久冻土层中，人们多次发现其被冰封的遗体。

2012年4月，俄罗斯西伯利亚雅库特地区发现了一具幼年猛犸象尸体。这头生活在1万多年前的猛犸象在冰雪覆盖下，保存得几乎很完美，眼睛、脚掌和体内器官都在原来的位置上。

2013年6月，一支俄罗斯古生物学家小组在西伯利亚中部北冰洋沿岸的利亚霍夫群岛发现了猛犸象血液冰冻样本，人们甚至希望能借此复活这一史前巨兽。

实际上，广泛存在于地球陆地的永久性冻土就像是地球的一个冰箱，里面保存着大量的有机物。然而，并不是所有的有机物都像猛犸象一样让人兴奋，“冰箱”里有些东西，带来的则是威胁。打开这扇冰箱的“门”，有可能是打开一个潘多拉盒子——就像本文开头提到的冻土中那只带有炭疽病毒的驯鹿，时隔75年仍对人们造成了巨大威胁。

早有研究指出，这种永冻层中“冷冻”的炭疽芽孢可保持活性达105年，如果掩埋深度增加，细菌或许能够存活更久。

2014年，由于冻土带融化，深埋在俄罗斯永久冻土里长达3万年的巨型病毒被隔离并重新激活。这种“西伯利亚阔口罐病毒”的繁殖方式与天花相似。其中，阿米巴变形虫被团队选做实验材料，证明了这种病毒仍具有感染性，但对人畜无害。

但尽管如此，现在这个巨型病毒从永久冻土层里复活，其仍可能是潜在的伤害病原体，或包括人类从未接触过的病毒。发现该巨型病毒的小组负责人、法国马赛艾克斯马赛大学的香特·埃伯加表示，可能还存在其他病原病毒的猜测也不是没有道理的。

在冻土环境中，包括古菌、细菌、真菌在内的多种微生物，都在进行着各种代谢活动。对加拿大近北极冻土层古菌群落结构的研究表明，广古菌占61%，泉古菌占39%。对冻土区活动层与冻土层的调查显示，细菌具有较高的生物多样性，主要的优势类群包括放线菌、变形菌、酸杆菌、芽单胞菌。近期对北美北极冻土区真菌群落结构组成与分布的研究显示，该区真菌序列主要属于子囊菌门和担子菌门两大类，分别占真菌总数的16.1%和83.9%。

不难想象，一旦这些“冰箱”里的细菌、病毒重见天日，将会给人类社会带来巨大的威胁。

冻土融化可加剧全球温室效应

气候变暖已然成为世界各国角力的重要议题，共同应对温室气体排放导致的全球气候变暖问题也已深入人心。不断升高的全球温度除了让冰川融化，促进海平面上升之外，也使得这些永久性冻土开始“蠢蠢欲动”。

在西伯利亚，人们不断发现由于冻土解冻而导致的地面沉陷，最终形成一个个大坑或融湖。而且，在这些解冻的冻土里面还涌现出大量的甲烷气体。

随着冻土融化，储存于冻土中的土壤有机碳被释放到活动层，被土壤中的微生物充分利用，且由于土壤温度的增高，其代谢进一步加强，加速了土壤有机碳的分解，导致大量温室气体进入大气，从而可能会对全球气候变暖产生正反馈作用。

冰冻的猛犸象尸体常见于西伯利亚冻土带

据最新研究估计，冻土土壤的含碳量约占全球地下有机碳库50%，超过了植被和大气含碳量的总和。冻土是陆地生态系统中最容易受到外界变化影响的碳库，起着碳源与碳汇的作用。因此，其对于维持全球碳平衡具有至关重要的作用。

在自然界中，甲烷水合物在两极地区的永冻层以及大陆架一带的海床下均有相当广泛的分布，环境和温度的变化促使甲烷气体从中分离。与等量的二氧化碳相比，甲烷的增温效果要高出10-20倍。

目前仅东西伯利亚北极大陆架海床中就有约500亿吨的甲烷以水合物的形式存在，研究模型假定以现有北极冻土融化速度，这些甲烷将在10年内全部挥发，若直接释放到大气层，将使全球温度在未来15-35年内升高2℃左右。这将加速全球变暖，导致发展中国家受到最严重影响。若不采取任何措施，仅俄罗斯北侧东西伯利亚海下方的永久冻土融化就可能造成60万亿美元的经济损失，而整个北极地区的经济损失数目将会更加难以想象。

冻土“可燃冰”能成为石油等接替能源

当然，这些蕴含在冻土中的有机碳以及甲烷，并不是完全有害的，甚至还可能解决人类燃料枯竭的问题，其中最为熟知的便是“可燃冰”。

近日，经10余年技术攻关，吉林大学科研团队研发出陆域天然气水合物冷钻热采关键技术，填补了国内该领域的空白，并在前不久获得2016年国家技术发明奖二等奖。

天然气水合物，又称可燃冰，分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。其燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水，污染性比煤、石油、天然气小很多，但能量高于煤、石油、天然气10倍。

迄今为止，在美国阿拉斯加北坡、俄罗斯西伯利亚以及加拿大马更些三角洲的多年冻土区都发现并获取了可燃冰样品，且多发育在多年性冻土层300-600米深处。

并且，可燃冰储量巨大，据估计，天然气水合物中所含有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气总量的两倍，被国际公认为石油、天然气的接替能源。虽然可燃冰主要分布于海底，但是陆地上的永久性冻土中的蕴藏量也不可小觑。

● 资料来源：《南方日报》