2022年1月、南太平洋の海底火山フンガ・トンガ＝フンガ・ハアパイが、現代史上最大級の癇癪を起こした。しかし、誰もが灰と衝撃波に見惚れている間に、科学者たちはこの噴火が大気中から強力な温室効果ガスであるメタンを部分的に除去するという、見事な手品をやってのけたことを発見した。研究者によれば、この発見は最終的に地球温暖化を遅らせる新たな戦略の開発に役立つ可能性があるという。なぜなら、「気候変動対策」と言えば、大規模な火山爆発に勝るものはないからだ。
衛星観測を用いて、科学者たちは巨大な火山プルーム内で異常に高いホルムアルデヒド濃度を検出した。ホルムアルデヒドはメタンが大気中で分解するときに生成される物質で、いわば犯罪現場のレシートのようなものだ。「衛星画像を分析したとき、記録的な高濃度のホルムアルデヒドを含む雲を見て驚きました。その雲を10日間、南米まで追跡できました。ホルムアルデヒドは数時間しか存在しないため、この雲が1週間以上にわたって継続的にメタンを破壊していたことを示しています」と、『Nature Communications』に掲載された研究の筆頭著者であるAcacia Impact Innovation BVのマールテン・ファン・ヘルペン博士は説明する。「火山は噴火時にメタンを放出することが知られていますが、火山灰がこの汚染を部分的に浄化できるとはこれまで知られていませんでした」と彼は付け加える。これはおそらく、火山に贈られた最も皮肉な賛辞だろう。
研究者たちは、この噴火が全く異なる環境で以前に特定された稀な化学プロセスを活性化したと考えている。2023年に発表された以前の研究で、科学者たちはサハラ砂漠から大西洋を越えて吹き飛ばされる塵が、海からの塩分と結合して鉄塩エアロゾルと呼ばれる微小粒子を生成することを発見した。これらの粒子に太陽光が当たると塩素原子が放出され、それがメタンと反応して分解を助ける。この発見は、対流圏における大気化学の理解を大きく変えた。「新しい点は、まったくの驚きですが、同じメカニズムが物理的条件が全く異なる成層圏の高い火山プルームでも起こることです」と、コペンハーゲン大学化学科のマシュー・ジョンソン教授は述べる。トンガ噴火では、大量の塩分を含む海水が火山灰とともに成層圏に吹き上げられ、研究者は太陽光がこの混合物と相互作用することで高反応性の塩素が生成され、噴火中に放出されたメタンを破壊したと考えている。異常に高いホルムアルデヒド濃度は、メタン分解が起こっている証拠となった。
この発見はまた、科学者たちが地球のメタン収支（大気中に出入りするメタンの量を推定するもの）を再考する必要があることを示唆している。「大気中の塵、例えば火山噴火による塵がメタン収支に影響を与えることが今わかりました。塵はこれまで考慮されていなかったため、これらの推定の基礎となるデータを修正することが重要です」とマシュー・ジョンソンは言う。メタンは現在の地球温暖化の約3分の1の原因であり、20年間でCO2の約80倍の熱を閉じ込める。しかし二酸化炭素と異なり、メタンは数世紀にわたって残留せず、通常約10年で分解される。大気中の寿命が短いため、メタン汚染を削減すれば比較的早く気候上の利益が得られる可能性がある。科学者たちはメタン削減を気候変動の「緊急ブレーキ」と表現することがあるが、研究者たちは長期的な気候安定にはCO2排出削減が依然として重要であると強調する。
チームは、この発見が大気からのメタン除去を人為的に促進する取り組みの進展に役立つ可能性があると述べている。世界中の科学者が現在、いくつかの可能性を探っている。