تحليلات نظائرية ثلاثية تحدد إطلاق الميثان الميكروبي من الصقيع تحت البحر في داخل بحر لاپتيف

غاز مخفي تحت بحر القطب الشمالي

بعيداً عن ساحل سيبيريا، يخفي بحر قطبي ضحل طبقة مجمدة من قاع البحر تُعرف بالصقيع تحت البحر. مع تسارع الاحترار في القطب الشمالي مقارنة بباقي الكوكب، بدأ هذا الارض المستقرة سابقاً يذوب. محبوس داخله مخزون هائل من الميثان، وهو غاز دفيئة قوي. تطرح هذه الدراسة سؤالاً ملحاً: أي نوع من الميثان يتسرب، ما عمره، وما مدى احتمالية وصوله إلى الغلاف الجوي وتأثيره على الاحترار المناخي المستقبلي؟

بقع ساخنة للميثان في مياه قطبية ضحلة

أجرى الباحثون أربع بعثات بحرية بين 2016 و2020 إلى داخل بحر لاپتيف، وهو جزء من الرف القاري الضخم لشرق سيبيريا القطبية. باستخدام السونار لرصد أعمدة الفقاعات الصاعدة وأجهزة استشعار لقياس الميثان المذاب، رسموا خريطة لبقعة ساخنة رئيسية حيث بلغت مستويات الميثان في مياه القاع ما يصل إلى 6000 ضعف ما كان من المتوقع إذا كان البحر في توازن بسيط مع الهواء أعلاه. تحركت هذه البقع الساخنة بعض الشيء من عام إلى آخر، لكن المنطقة أظهرت باستمرار فقاعة مكثفة من قاع البحر، خاصة تحت طبقة كثافة ضحلة على عمق نحو 10–15 متراً، مما يشير إلى إطلاق غازي قوي ومستمر من الأسفل.

تتبع عمر ومصدر الغاز

لاستقصاء مصدر هذا الميثان، تعامل الفريق مع كل عينة غاز كما لو أنها بصمة كيميائية. قاسوا ثلاث إشارات نظائرية مختلفة في الميثان: الكربون-13، الكربون-14، والديوتيريوم (شكل ثقيل من الهيدروجين). تشير إشارة الكربون-14 إلى أن الغاز قديم للغاية—أكثر من 48,000 سنة—أقدم بكثير من المادة النباتية الحديثة. في الوقت نفسه، تتوافق أنماط الكربون والهيدروجين المستقرة مع ميثان مُنتَج بواسطة ميكروبات، لا مع العمليات ذات الحرارة العالية التي تُكوّن الغاز الطبيعي والنفط التقليديين. مجتمعة، تشير هذه الأدلة إلى ميثان ميكروبي قديم مخزن منذ زمن طويل في الرواسب المجمدة، بدلاً من ميثان أحدث أنتجته الطينات السطحية مؤخراً أو جاء من الأنهار.

تسريبات من مخزون مجمد منذ زمن بعيد

من خلال دمج هذه البصمات النظيرية مع نموذج خلط إحصائي، فصل العلماء مساهمات المصادر العميقة المختلفة. وجدوا أن الحصة المهيمنة—نحو 60 إلى 80 بالمئة—تأتي مما يسميونه ميثان المرتبط بالصقيع تحت البحر: غاز ميكروبي منتج من مادة عضوية قديمة ومحبوس بعد ذلك كغاز حر أو في شكل هيدرات ميثان شبيهة بالجليد داخل قاع البحر المجمد. تبدو نسب أصغر أنها تأتي من خزانات غاز أحفوري أعمق. نمط الفقاعات العنيفة، إلى جانب أعمال حفر ونمذجة سابقة، يشير إلى أن الإفلاتات الرئيسية تحدث على طول ممرات ذوبان في الصقيع، تعرف بالتاليكات، التي تعمل كمسارات عمودية لحركة الغاز نحو السطح من هذه البرك المدفونة.

من فقاعات قاع البحر إلى الهواء أعلاه

بمتابعة رحلة الميثان بعد مغادرته قاع البحر، وجد الفريق أن نفس البصمة النظيرية تظهر من مياه القاع حتى السطح، مع تغييرات طفيفة فقط. لو كانت البكتيريا في الماء تدمر معظم الميثان، لكانت إشارات النظائر قد تحولت بقوة بطريقة يمكن تمييزها. بدل ذلك، تشير البيانات إلى أن الأكسدة محدودة وأن المحرك الرئيسي لتغير التركيزات هو الخلط والتخفيف البسيط أثناء صعود الفقاعات وذوبانها جزئياً. في هذا البحر الضحل جداً، من المرجح أن يصل الكثير من الغاز إلى السطح بسرعة، خصوصاً خلال العواصف التي تهب الماء بقوة، ثم يستمر إلى الغلاف الجوي.

ماذا يعني هذا للاحترار المستقبلي

تكشف الدراسة أن مخزوناً كبيراً وطويلاً من الميثان الميكروبي تحت داخل بحر لاپتيف يتسرب بالفعل، وأن الغاز يمكنه الهروب بكفاءة إلى الهواء. يختلف هذا السلوك عن مناطق أعمق في بحر لاپتيف، حيث أشارت أعمال سابقة إلى أن الميثان كان في الغالب حرارياً تشكلياً شبيهاً بالوقود النفطي. الرسالة هي أن الرف القطبي ليس له مصدر ميثان واحد بل هو نسيج من مخازن قديمة ومسارات إطلاق متعددة. ولأن الصقيع تحت البحر وأي هيدرات ميثان يحتويها عرضة للاحتباس الحراري المستمر، فقد تتزايد هذه الانبعاثات في المستقبل، مضيفة دفعة إضافية لتغير المناخ العالمي قد تكافح أنظمة الرصد الحالية لاكتشافها في الوقت المناسب.

الاستشهاد: Brussee, M., Holmstrand, H., Wild, B. et al. Triple-isotopic analyses pinpoint microbial methane release from subsea permafrost in the inner Laptev Sea. Commun Earth Environ 7, 211 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03222-7

الكلمات المفتاحية: الصقيع تحت البحر, الميثان القطبي, بحر لاپتيف, تغذية راجعة مناخية, هيدرات الميثان