Naukowcy odkryli nieoczekiwanie duże źródło metanu w przeoczonym krajobrazie

Kiedy Katey Walter Anthony usłyszała pogłoski o metanie, silnym gazie cieplarnianym, unoszącym się balonem pod trawnikami innych mieszkańców Fairbanks, prawie w to nie uwierzyła.

„Przez lata ignorowałam to, bo myślałam: «Jestem limnologiem, metan jest w jeziorach»” – powiedziała.

Kiedy jednak lokalny reporter skontaktował się z Walterem Anthonym, profesorem naukowym w Instytucie Inżynierii Północnej na Uniwersytecie Alaska w Fairbanks, aby sprawdzić przypominający dno wodne teren na pobliskim polu golfowym, zaczęła zwracać na to uwagę. Podobnie jak inni w Fairbanks podpalili „bąbelki darni” i potwierdzili obecność metanu.

Następnie, gdy Walter Anthony przyjrzał się pobliskim miejscom, była zszokowana faktem, że metan nie wydobywa się tylko z łąk. „Przeszłam przez las, brzozy i świerki, i zobaczyłam, że metan wydobywa się z ziemi dużymi, silnymi strumieniami” – powiedziała.

„My po prostu miał aby dokładniej się tego dowiedzieć” – powiedział Walter Anthony.

Dzięki funduszom z National Science Foundation ona i jej współpracownicy rozpoczęli kompleksowe badanie ekosystemów terenów suchych na obszarze Alaski Wewnętrznej i Arktycznej, aby ustalić, czy jest to jednorazowa osobliwość, czy nieprzewidziany problem.

Ich badanieopublikowane w czasopiśmie Komunikacja przyrodnicza w lipcu tego roku donieśli, że krajobrazy wyżynne uwalniają jedne z najwyższych emisji metanu, jakie kiedykolwiek udokumentowano wśród ekosystemów lądowych na północy. Co więcej, metan składał się z węgla starszego o tysiące lat niż to, co badacze widzieli wcześniej w środowiskach górskich.

„To zupełnie inny paradygmat od sposobu, w jaki ktokolwiek myśli o metanie” – powiedział Walter Anthony.

Ponieważ metan jest 25 do 34 razy silniejszy niż dwutlenek węgla, odkrycie budzi nowe obawy co do tego, czy topnienie wiecznej zmarzliny może przyspieszyć globalną zmianę klimatu.

Odkrycia podważają obecne modele klimatyczne, które przewidują, że środowiska te będą nieistotnym źródłem metanu, a nawet pochłaniaczem metanu w miarę ocieplania się Arktyki.

Zazwyczaj emisje metanu są związane z terenami podmokłymi, gdzie niski poziom tlenu w glebach nasyconych wodą sprzyja mikroorganizmom wytwarzającym gaz. Jednak emisje metanu w dobrze osuszonych i suchych miejscach objętych badaniem były w niektórych przypadkach wyższe niż te mierzone na terenach podmokłych.

Dotyczyło to zwłaszcza emisji zimowych, które w niektórych lokalizacjach były pięciokrotnie wyższe niż emisje z północnych terenów podmokłych.

Kopanie do źródła

„Musiałem udowodnić sobie i wszystkim innym, że to nie jest sprawa pola golfowego” – powiedział Walter Anthony.

Ona i współpracownicy zidentyfikowali 25 dodatkowych miejsc w suchych lasach górskich, łąkach i tundrze Alaski oraz zmierzyli przepływ metanu w ponad 1200 lokalizacjach przez cały rok w ciągu trzech lat. Stanowiska obejmowały obszary o dużej zawartości mułu i lodu w glebie oraz oznaki rozmrożenia wiecznej zmarzliny, zwane kopcami termokrasowymi, gdzie topniejący lód gruntowy powoduje zatapianie się niektórych części lądu. Pozostawia to przypominający „pudło po jajkach” wzór stożkowych wzgórz i zatopionych rowów.

Naukowcy odkryli, że wszystkie miejsca z wyjątkiem trzech emitują metan.

Zespół badawczy, w skład którego wchodzili naukowcy z Instytutu Biologii Arktyki UAF i Instytutu Geofizycznego, połączył pomiary strumienia z szeregiem technik badawczych, w tym datowaniem radiowęglowym, pomiarami geofizycznymi, genetyką drobnoustrojów i bezpośrednimi odwiertami w glebie.

Odkryli, że za zwiększone uwalnianie metanu prawdopodobnie odpowiedzialne są unikalne formacje zwane talikami, w których głębokie, rozległe obszary zakopanej gleby pozostają niezamarznięte przez cały rok.

Te ciepłe zimowe schronienia pozwalają drobnoustrojom glebowym pozostać aktywnymi, rozkładając i wdychając węgiel w sezonie, w którym normalnie nie przyczyniałyby się do emisji dwutlenku węgla.

Walter Anthony powiedział, że taliki górskie budzą coraz większe obawy naukowców ze względu na ich potencjał zwiększania emisji dwutlenku węgla z wiecznej zmarzliny. „Ale wszyscy myśleli o powiązanej z tym emisji dwutlenku węgla, a nie metanu” – powiedziała.

Zespół badawczy podkreślił, że emisje metanu są szczególnie wysokie w przypadku terenów, na których znajdują się złoża Yedoma z epoki plejstocenu. Gleby te zawierają duże zasoby węgla, które rozciągają się dziesiątki metrów pod powierzchnią ziemi. Walter Anthony podejrzewa, że ​​wysoka zawartość mułu uniemożliwia dotarcie tlenu do głęboko rozmrożonej gleby w talikach, co z kolei sprzyja drobnoustrojom wytwarzającym metan.

Walter Anthony powiedział, że to właśnie te bogate w węgiel złoża sprawiają, że ich nowe odkrycie stało się globalnym problemem. Chociaż gleby Yedomy pokrywają tylko 3% obszaru wiecznej zmarzliny, zawierają ponad 25% całkowitego węgla zmagazynowanego w glebach wiecznej zmarzliny północnej.

Badanie wykazało również, dzięki teledetekcji i modelowaniu numerycznemu, że kopce termokrasowe rozwijają się w całej arktycznej domenie Yedoma. Przewiduje się, że ich taliki będą się intensywnie formować do XXII wieku wraz z ciągłym ociepleniem Arktyki.

„Wszędzie tam, gdzie występuje wyżynna Yedoma tworząca talika, możemy spodziewać się silnego źródła metanu, zwłaszcza zimą” – powiedział Walter Anthony.

„Oznacza to, że sprzężenie zwrotne węgla z wiecznej zmarzliny będzie w tym stuleciu znacznie większe, niż ktokolwiek przypuszczał” – stwierdziła.