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気候:成層圏水素における重水素の極端な濃縮と地球全体の大気中H2収支

Nature 424, 6951 doi: 10.1038/nature01917

分子状水素(H2)は、メタン(CH4)に次いで2番目に多い大気中の微量ガスである。対流圏におけるH2のD/H比は、全世界の海洋に対して120‰に濃縮されている。これはD/H比が今日まで測定されているH2供給源(例えば化石燃料やバイオマスの燃焼)では説明できない。しかし最大の供給源である、メタンの光化学的酸化に由来するH2の同位体組成は不明である。本論文では、成層圏におけるH2のD/H比が440‰を超える濃縮もされており、地球上の物質で観察されるなかで最も極端なD/H濃縮であることを報告する。今回、H2の生産が非光化学的な供給源および吸収先の影響を受けない成層圏におけるCH4に由来するH2のD/H比を推定し、CH4からH2を生じる一連の反応が、生成物H2中における重水素の濃縮を招くことを報告する。この濃縮は、対流圏における全地球的平均に近いと我々は推定するが、対流圏におけるH2のD/H比に大きく寄与している。

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