Drie-isotopenanalyses lokaliseren microbiële methaanuitstoot uit subsea-permafrost in de binnenste Laptevzee

Verborgen gas onder de Arctische zee

Ver van de Siberische kust verbergt een ondiepe Arctische zee een bevroren laag zeebodem, subsea-permafrost genoemd. Nu de Arctis sneller opwarmt dan de rest van de planeet, begint dit ooit stabiele bodemdek te ontdooien. Daarin opgesloten bevindt zich een enorme voorraad methaan, een krachtig broeikasgas. Deze studie stelt een dringende vraag: wat voor soort methaan lekt er, hoe oud is het, en hoe waarschijnlijk is het dat het de atmosfeer bereikt en toekomstige opwarming beïnvloedt?

Methaanhotspots in ondiepe Arctische wateren

Onderzoekers voerden tussen 2016 en 2020 vier zee-expedities uit naar de binnenste Laptevzee, onderdeel van het uitgestrekte Oost-Siberische Arctische Plat. Met sonar om opstijgende belpluimen te detecteren en sensoren om opgelost methaan te meten, brachten ze een groot hotspotgebied in kaart waar methaanniveaus in het bodemwater tot wel 6000 keer hoger waren dan verwacht als de zee in evenwicht met de lucht erboven zou zijn. Deze hotspots verschilden enigszins van jaar tot jaar, maar de regio vertoonde consequent intense borrelende uitstroming van de zeebodem, vooral onder een ondiepe densiteitslaag op ongeveer 10–15 meter diepte, wat wijst op sterke en aanhoudende gasafvoer van onderaf.

De leeftijd en herkomst van het gas traceren

Om te achterhalen waar dit methaan vandaan komt, behandelde het team elk gasmonster als een chemische vingerafdruk. Ze maten drie verschillende isotopensignalen in het methaan: koolstof-13, koolstof-14 en deuterium (een zware vorm van waterstof). Het koolstof-14-signaal toont aan dat het gas buitengewoon oud is—meer dan 48.000 jaar—veel ouder dan hedendaags plantmateriaal. Tegelijkertijd komen de stabiele koolstof- en waterstofpatronen overeen met methaan gemaakt door microben, niet met de hoogtemperatuurprocessen die conventioneel aardgas en olie vormen. Samen wijzen deze aanwijzingen op oud microbiëel methaan dat lange tijd in bevroren sedimenten is opgeslagen, in plaats van jonger methaan dat recent in oppervlakte-modder is gevormd of uit rivieren toestroomt.

Lekken uit een lang bevroren opslagplaats

Door deze isotopenvingerafdrukken te combineren met een statistisch mengmodel, scheidden de wetenschappers de bijdragen van verschillende diepe bronnen. Ze vinden dat het dominante aandeel—ongeveer 60 tot 80 procent—komt van wat zij subsea-permafrost-geassocieerd methaan noemen: microbiëel gas geproduceerd uit oud organisch materiaal en vervolgens gevangen als vrij gas of als ijsachtige methaanhydraat binnen de bevroren zeebodem. Kleinere fracties lijken afkomstig van diepere fossiele gasreservoirs. Het patroon van krachtige borreling, samen met eerdere boor- en modelleerwerk, suggereert dat de belangrijkste uitstromen plaatsvinden langs ontdooide gangen in de permafrost, bekend als taliks, die fungeren als verticale trajecten waarlangs gas omhoog kan bewegen vanuit deze begraven voorraad.

Van zeebodembelletjes naar de lucht erboven

Bij het volgen van de reis van het methaan nadat het de zeebodem verlaat, ontdekte het team dat dezelfde isotopenvingerafdruk zichtbaar is van het bodemwater tot aan het oppervlak, met slechts bescheiden veranderingen. Als bacteriën in het water een groot deel van het methaan zouden afbreken, zouden de isotopensignalen sterk en herkenbaar verschuiven. In plaats daarvan duiden de gegevens erop dat oxidatie beperkt is en dat de belangrijkste oorzaak van veranderende concentraties simpelweg vermenging en verdunning is naarmate belletjes stijgen en gedeeltelijk oplossen. In deze zeer ondiepe zee bereikt een groot deel van het gas waarschijnlijk snel het oppervlak, vooral tijdens stormen die het water krachtig mengen, en kan het vervolgens in de atmosfeer terechtkomen.

Wat dit betekent voor toekomstige opwarming

De studie laat zien dat een grote, lang bevroren voorraad microbiëel methaan onder de binnenste Laptevzee al lekt en dat het gas efficiënt naar de lucht kan ontsnappen. Dit gedrag verschilt van dieper gelegen offshore-gebieden van de Laptevzee, waar eerder werk voornamelijk thermogeen, op petroleum lijkend methaan aanwijst. De boodschap is dat het Arctische plat niet één type methaanbron heeft maar een lappendeken van oude voorraden en uitlaatroutes. Omdat de subsea-permafrost en eventuele methaanhydraten daarin kwetsbaar zijn voor aanhoudende opwarming, zouden deze emissies in de toekomst kunnen toenemen en een extra impuls geven aan de mondiale klimaatverandering, iets wat huidige monitoringnetwerken mogelijk moeilijk op tijd kunnen detecteren.

Bronvermelding: 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

Trefwoorden: subsea-permafrost, Arctisch methaan, Laptevzee, klimaatfeedback, methaanhydraten