Тройной изотопный анализ указывает на микробный выброс метана из подводного вечномёрзлого грунта в внутренней части моря Лаптевых

Скрытый газ под арктическим морем

Вдали от сибирского побережья мелкое арктическое море скрывает замёрзлый слой донных отложений — подводный вечномёрзлый грунт. По мере того как Арктика нагревается быстрее, чем остальная часть планеты, эта когда‑то стабильная земля начинает оттаивать. Внутри неё заключён огромный запас метана — мощного парникового газа. В этом исследовании поставлен насущный вопрос: какой именно метан утекает, какого он возраста и насколько вероятно, что он достигнет атмосферы и повлияет на дальнейшее потепление климата?

Горячие точки метана в мелководных арктических водах

Исследователи провели четыре морские экспедиции в период с 2016 по 2020 год в внутренней части моря Лаптевых, на обширной Восточно‑Сибирской шельфовой зоне. С помощью сонара они обнаруживали поднимающиеся пузыри, а с помощью датчиков — измеряли растворённый метан, что позволило картировать крупный очаг, где концентрации метана в донных водах достигали до 6000 раз выше ожидаемых равновесных значений с атмосферой. Эти очаги смещались из года в год, но регион постоянно демонстрировал интенсивное выщелачивание газа со дна, особенно ниже мелкого плотностного слоя на глубине примерно 10–15 метров, что указывает на сильный и постоянный приток газа из недр.

Отслеживание возраста и происхождения газа

Чтобы выяснить источник этого метана, команда рассматривала каждый образец как химический отпечаток. Они измеряли три разных изотопных сигнала в метане: углерод‑13, углерод‑14 и дейтерий (тяжёлая форма водорода). По сигналу углерода‑14 газ оказался исключительно древним — более 48 000 лет — то есть значительно старше современного растительного материала. В то же время стабильные изотопные соотношения углерода и водорода соответствуют метану микробного происхождения, а не тем высокотемпературным процессам, которые порождают обычный нефтегаз. В совокупности эти улики указывают на древний микробный метан, долгое время хранившийся в замёрзших отложениях, а не на молодой метан, недавно образовавшийся в поверхностных илах или принесённый реками.

Утечки из долго замёрзшего хранилища

Сочетая эти изотопные отпечатки с статистической моделью смешения, учёные выделили вклад различных глубоких источников. Они обнаружили, что доминирующая доля — примерно 60–80 процентов — приходится на так называемый метан, связанный с подводным вечномёрзлым грунтом: микробный газ, образовавшийся из древней органики и затем захваченный в виде свободного газа или в виде метановых гидратов внутри замёрзшего дна. Меньшие доли, по-видимому, поступают из более глубоких ископаемых газовых резервуаров. Сценарий интенсивного бурления вместе с предыдущими буровыми и моделирующими работами свидетельствует о том, что основные выбросы происходят вдоль оттаявших коридоров в вечной мерзлоте, известных как талиики, которые служат вертикальными путями для восхождения газа из этих погребённых запасов.

От донных пузырьков до воздуха над водой

Отслеживая путь метана после выхода со дна, команда обнаружила, что тот же изотопный отпечаток присутствует от донных вод до самой поверхности с лишь незначительными изменениями. Если бы бактерии в воде разрушали большую часть метана, изотопные соотношения заметно сдвигались бы в характерном направлении. Вместо этого данные указывают на то, что окисление ограничено, а основным фактором изменения концентраций является простое смешивание и разбавление по мере подъёма пузырей и их частичного растворения. В этом очень мелком море большая часть газа, вероятно, быстро достигает поверхности, особенно во время штормов, когда вода интенсивно перемешивается, и затем попадает в атмосферу.

Что это значит для будущего потепления

Исследование показывает, что большой долго замёрзший запас микробного метана под внутренней частью моря Лаптевых уже протекает, и этот газ может эффективно уходить в атмосферу. Такое поведение отличается от более глубоких прибрежных районов моря Лаптевых, где предыдущие исследования указывали преимущественно на термогенный, похожий на нефть, метан. Вывод заключается в том, что арктический шельф не имеет единого типа источника метана, а представляет собой мозаику древних запасов и путей выхода. Поскольку подводный вечномёрзлый грунт и содержащиеся в нём метановые гидраты уязвимы перед продолжающимся потеплением, эти выбросы могут увеличиться в будущем, добавив дополнительный вклад в глобальное изменение климата, который текущие системы мониторинга могут не успеть вовремя обнаружить.

Цитирование: 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

Ключевые слова: подводный вечномёрзлый грунт, арктический метан, море Лаптевых, климатическая обратная связь, метановые гидраты