Северный Ледовитый океан может заставить Землю «пылать»: станет главным источником метана

Метан (CH4) по способности удерживать тепло в атмосфере Земли уступает лишь углекислому газу (CO2). Только за последние пять лет антропогенные выбросы парниковых газов увеличили концентрацию метана в атмосфере Земли примерно на 10 частей на миллиард в год, что более чем вдвое превышает концентрацию углекислого газа. Впрочем, ученые все еще не знают наверняка, как метановый цикл отреагирует на продолжающееся потепление нашей планеты, пишет Live Science.

В новом исследовании ученые сосредоточились на изучении цикла метана в прошлом планеты, чтобы получить некоторые подсказки о том, что нас ждет в будущем. Исследователи сосредоточились на периоде быстрого потепления и закисления океана, произошедшее около 56 миллионов лет назад и известное как палеоцен-эоценовый термический максимум (ПЭТМ). ПЭТМ — один из лучших примеров масштабного сдвига климата, вызванного нарушениями углеродного цикла Земли, во многом похожими на глобальное потепление, которое человечество переживает сегодня.

Предыдущие исследования показали, что ПЭТМ, вероятно, сопровождался массовым выбросом углекислого газа и CH₂ в земные океаны и атмосферу – этот процесс оставил четкие геохимические следы в осадочных породах того времени. Увы, несмотря на три десятилетия исследований, ученые все еще не могут точно определить происхождение этих газов.

В новой работе команда сосредоточилась на изучении того, как функционировал углеродный цикл Земли во время ПЭТМ – ученые изучили керн морских осадков глубиной 15 метров, пробуренный в центральной части Северного Ледовитого океана. Отложения датируются 66 миллионами лет, сохраняя следы потепления ПЭТМ и последующего периода "восстановления", в течение которого климат в конечном итоге стабилизировался.

Команда извлекла органические молекулы из отложений и измерила содержание в них различны форм углерода. В результате удалось идентифицировать органические молекулы, известные как биомаркеры, что помогло определить, какие микробы обитали на морском дне во время формирования осадков. Команда также использовала изотопы, чтобы определить, чем питались эти древние микробы.

Как правило, метан имеет более легкие изотопы углерода, чем углекислый газ – простыми словами, микробы, питающиеся метаном, производят биомаркеры с характерно легкими изотопами углерода. Ученые отследили эти маркеры в образцах керна и обнаружили, что доминирующие пожиратели метана в Северном Ледовитом океане сместились во время ПЭТМ.

Данные указывают, что до этого периода метан образовывался глубоко под морским дном и потреблялся микробами, дышащими сульфатом, а не кислородом – процесс, известный как анаэробное окисление метана (АОМ). Однако во время ПЭТМ биомаркеры, связанные с микробами АОМ, снизились.

Сегодня АОМ потребляет большую часть метана в морских отложениях, поскольку сульфаты в современных океанах в изобилии присутствуют. Однако во времена ПЭТМ содержание сульфатов было значительно ниже, а микробы были ограничены в количестве метана, которое они могли поглощать. Предполагается, что массивный выброс метана в этот период, вероятно, мог перегрузить "осадочный биофильтр АОМ", высвободив в воду огромное количество метана.

Как только метан достиг толщи воды, биомаркеры указали на другой набор микробов, которые взяли верх. Эти микробы потребляли метан, дыша кислородом, посредством процесса, известного как аэробное окисление метана (АЭОМ). Предполагается, что это переключение могло превратить Арктику в масштабный источник углекислого газа.

Простыми словами, результаты указывают на то, что в прошлом Северный Ледовитый океан стал важным источником парниковых газов в атмосфере Земли. Более того, авторы исследования считают, что аналогичный переход возможен и в будущем. Впрочем, есть и те, кто относится к такому прогнозу скептически – потребуются дополнительные исследования, чтобы подтвердить или окончательно опровергнуть новые данные.