Analyses tripl-isotopiques identifient des émissions microbiennes de méthane depuis le pergélisol sous-marin dans la partie interne de la mer de Laptev

Gaz caché sous la mer arctique

Loin des côtes sibériennes, une mer arctique peu profonde recèle une couche gelée du plancher marin appelée pergélisol sous-marin. Alors que l’Arctique se réchauffe plus vite que le reste de la planète, ce sol autrefois stable commence à dégeler. Enfermé à l’intérieur se trouve un énorme stock de méthane, un puissant gaz à effet de serre. Cette étude pose une question cruciale : quel type de méthane s’échappe, quel est son âge et quelle est la probabilité qu’il atteigne l’atmosphère pour influencer le réchauffement futur ?

Points chauds de méthane dans des eaux arctiques peu profondes

Les chercheurs ont mené quatre expéditions en mer entre 2016 et 2020 dans la partie interne de la mer de Laptev, qui fait partie de l’immense plateau continental de l’Arctique de Sibérie orientale. En utilisant le sonar pour repérer des panaches de bulles et des capteurs pour mesurer le méthane dissous, ils ont cartographié un important point chaud où les niveaux de méthane dans les eaux de fond atteignaient jusqu’à 6000 fois ce qu’on attendrait si la mer était simplement en équilibre avec l’air au‑dessus. Ces points chauds variaient quelque peu d’une année à l’autre, mais la région présentait constamment un dégazage intense depuis le fond marin, en particulier sous une couche de densité peu profonde à environ 10–15 mètres, signe d’un dégagement de gaz fort et persistant depuis les profondeurs.

Tracer l’âge et l’origine du gaz

Pour déterminer l’origine de ce méthane, l’équipe a traité chaque échantillon de gaz comme une empreinte chimique. Ils ont mesuré trois signaux isotopiques différents dans le méthane : le carbone‑13, le carbone‑14 et le deutérium (une forme lourde de l’hydrogène). Le signal du carbone‑14 montre que le gaz est extraordinairement ancien — plus de 48 000 ans — bien plus vieux que la matière végétale moderne. En même temps, les signatures stables du carbone et de l’hydrogène correspondent à un méthane produit par des micro‑organismes, et non par les processus à haute température qui forment le gaz naturel et le pétrole conventionnels. Ensemble, ces indices indiquent un méthane microbien ancien, stocké depuis longtemps dans des sédiments gelés, plutôt qu’un méthane plus jeune récemment produit dans des boues superficielles ou apporté par des rivières.

Fuites depuis une réserve longtemps congelée

En combinant ces empreintes isotopiques avec un modèle statistique de mélange, les scientifiques ont séparé les contributions des différentes sources profondes. Ils trouvent que la part dominante — autour de 60 à 80 % — provient de ce qu’ils appellent le méthane associé au pergélisol sous-marin : un gaz microbien issu de matière organique ancienne puis piégé sous forme de gaz libre ou d’hydrate de méthane semblable à de la glace à l’intérieur du fond gelé. Des fractions plus petites semblent provenir de réservoirs de gaz fossile plus profonds. Le schéma de dégazage vigoureux, conjugué à des forages et modélisations antérieurs, suggère que les principales émissions se produisent le long de corridors dégelés du pergélisol, appelés taliks, qui servent de voies verticales permettant au gaz de remonter depuis ces réservoirs enfouis.

Des bulles du fond marin vers l’air au‑dessus

En suivant le trajet du méthane après qu’il quitte le fond, l’équipe a constaté que la même empreinte isotopique apparaît depuis les eaux de fond jusqu’à la surface, avec seulement des changements modestes. Si les bactéries de l’eau consommaient une grande partie du méthane, les signaux isotopiques se déplaceraient fortement de manière reconnaissable. Au contraire, les données indiquent que l’oxydation est limitée et que le principal facteur de variation des concentrations est le simple mélange et la dilution lorsque les bulles remontent et se dissolvent partiellement. Dans cette mer très peu profonde, une grande partie du gaz est susceptible d’atteindre rapidement la surface, surtout lors de tempêtes qui brassent vigoureusement l’eau, puis de se poursuivre vers l’atmosphère.

Ce que cela signifie pour le réchauffement futur

L’étude révèle qu’un vaste stock microbien longtemps gelé sous la partie interne de la mer de Laptev fuit déjà, et que le gaz peut s’échapper efficacement vers l’air. Ce comportement diffère des zones plus profondes au large de la mer de Laptev, où des travaux antérieurs indiquaient principalement un méthane thermogénique, de type pétrolier. Le message est que le plateau arctique n’a pas un type unique de source de méthane mais un patchwork de réserves anciennes et de voies d’émission. Parce que le pergélisol sous‑marin et les hydrates de méthane qu’il contient sont vulnérables à un réchauffement continu, ces émissions pourraient augmenter à l’avenir, ajoutant une poussée supplémentaire au changement climatique mondial que les systèmes de surveillance actuels pourraient avoir du mal à détecter à temps.

Citation: 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

Mots-clés: pergélisol sous-marin, méthane arctique, mer de Laptev, rétroaction climatique, hydrates de méthane