Analizy potrójnych izotopów wskazują uwalnianie mikrobowego metanu z podmorskiego wiecznej zmarzliny wewnętrznej części Morza Łaptiewów

Ukryty gaz pod Morzem Arktycznym

Daleko od syberyjskiego wybrzeża płytkie arktyczne morze kryje zamarzniętą warstwę dna morskiego zwaną podmorską wieczną zmarzliną. W miarę jak Arktyka ociepla się szybciej niż reszta planety, ten niegdyś stabilny grunt zaczyna rozmrażać się. W jego wnętrzu znajduje się ogromne zasoby metanu, silnego gazu cieplarnianego. Badanie stawia pilne pytanie: jaki to rodzaj metanu, jakiej jest starości i na ile prawdopodobne jest, że dotrze do atmosfery i wpłynie na przyszłe ocieplenie klimatu?

Gorące punkty metanowe w płytkich arktycznych wodach

Naukowcy przeprowadzili cztery ekspedycje statków w latach 2016–2020 do wewnętrznej części Morza Łaptiewów, będącej częścią rozległego Wschodniosyberyjskiego Szelfu Arktycznego. Za pomocą sonaru wykrywającego unoszące się pęcherze oraz czujników mierzących rozpuszczony metan zmapowali główny hotspot, gdzie stężenia metanu w wodach przydennych sięgały do 6000 razy więcej niż oczekiwalibyśmy, gdyby morze było po prostu w równowadze z powietrzem nad nim. Te gorące punkty przesuwały się nieco z roku na rok, ale region konsekwentnie wykazywał intensywne bąblowanie z dna morskiego, szczególnie poniżej płytkiej warstwy o zmiennej gęstości na głębokości około 10–15 metrów, co wskazuje na silne i trwałe uwalnianie gazu z głębi.

Śledzenie wieku i pochodzenia gazu

Aby ustalić, skąd pochodzi ten metan, zespół potraktował każdą próbkę gazu jak chemiczny odcisk palca. Zmierzyli trzy różne sygnały izotopowe w metanie: węgla-13, węgla-14 oraz deuteru (ciężka postać wodoru). Sygnał węgla-14 wskazuje, że gaz jest niezwykle stary — ma ponad 48 000 lat — znacznie starszy niż współczesne materie roślinne. Jednocześnie wzory stabilnych izotopów węgla i wodoru odpowiadają metanowi produkowanemu przez mikroby, a nie procesom wysokotemperaturowym tworzącym konwencjonalny gaz ziemny i ropę. Razem te wskazówki kierują na starożytny mikrobowy metan długo przechowywany w zamarzniętych osadach, a nie na młodszy metan niedawno powstały w powierzchniowych mułach czy napływający z rzek.

Wycieki z długotrwale zamarzniętego magazynu

Łącząc te izotopowe odciski z modelem mieszania statystycznego, naukowcy rozdzielili wkłady różnych głębokich źródeł. Stwierdzili, że dominujący udział — około 60 do 80 procent — pochodzi z tego, co określają jako metan związany z podmorską wieczną zmarzliną: gaz mikrobowy powstały z starej materii organicznej i następnie uwięziony jako wolny gaz lub w formie hydratów metanu wewnątrz zamarzniętego dna morskiego. Mniejsze frakcje wydają się pochodzić z głębszych paliw kopalnych zbiorników gazu. Wzorzec intensywnego bąblowania, wraz z wcześniejszymi wierceniami i pracami modelowymi, sugeruje, że główne uwolnienia mają miejsce wzdłuż odtworzonych korytarzy w wiecznej zmarzlinie, znanych jako taliki, które działają jako pionowe drogi dla przemieszczania się gazu w górę z tych zakopanych pul.

Od pęcherzy przy dnie do powietrza nad wodą

Śledząc drogę metanu po opuszczeniu dna morskiego, zespół stwierdził, że ten sam izotopowy odcisk pojawia się od wód przydennych aż po powierzchnię, z jedynie umiarkowanymi zmianami. Gdyby bakterie w wodzie niszczyły znaczną część metanu, sygnały izotopowe przesunęłyby się silnie w rozpoznawalny sposób. Zamiast tego dane wskazują, że utlenianie jest ograniczone, a głównym czynnikiem zmiany stężeń jest proste mieszanie i rozcieńczanie w miarę wznoszenia się pęcherzy i ich częściowego rozpuszczania. W tym bardzo płytkim morzu znaczna część gazu prawdopodobnie szybko dotrze do powierzchni, szczególnie podczas burz, które intensywnie mieszają wodę, a następnie przedostanie się do atmosfery.

Co to oznacza dla przyszłego ocieplenia

Badanie ujawnia, że duży, długo zamarznięty zasób mikrobowego metanu pod wewnętrzną częścią Morza Łaptiewów już przecieka i że gaz może sprawnie wydostać się do powietrza. To zachowanie różni się od głębszych obszarów szelfu Łaptiewów, gdzie wcześniejsze prace wskazywały głównie na metan termogeniczny, przypominający paliwa kopalne. Przesłanie jest takie, że arktyczny szelf nie ma jednego rodzaju źródła metanu, lecz mozaikę starożytnych zasobów i dróg uwalniania. Ponieważ podmorska wieczna zmarzlina i wszelkie występujące w niej hydraty metanu są wrażliwe na dalsze ocieplenie, emisje te mogą w przyszłości wzrosnąć, dodając dodatkowy impuls do globalnych zmian klimatu, które obecne systemy monitoringu mogą mieć trudność wykryć na czas.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: podmorska wieczna zmarzlina, arktyczny metan, Morze Łaptiewów, sprzężenie zwrotne klimatu, zmetanizowane hydraty