Metan pod lodem

Metan. Na pewno wielu z Was słyszało już o tym, że wyniku ocieplania się klimatu ten gaz cieplarniany zaczyna uwalniać się z wieloletniej zmarzliny oraz spoczywających w oceanicznych głębiach kryształów hydratów metanu. Praca opublikowana ostatnio w Nature Communications (Portnov i in., 2016) sugeruje jednak, że metanowe zagrożenie czyha na nas także z trzeciej strony – zanikających lądolodów.

Czas życia metanu w atmosferze jest dość krótki w porównaniu z dwutlenkiem, ale metan jest bardzo silnym gazem cieplarnianym – każda wyemitowana tona metanu ma kilkudziesięciokrotnie większy wpływ ocieplający od tony CO₂. W dodatku przez to, że jest go w atmosferze bardzo mało, stosunkowo łatwo jest znacząco zmienić (np. podwoić) jego koncentrację (czytaj też Mit: To metan jest główną przyczyną ocieplenia). Z tego powodu naukowcy różnych dziedzin pilnie identyfikują sztuczne i naturalne źródła metanu, by móc prawidłowo uwzględnić ten gaz w modelowaniu przyszłej zmiany klimatu.

Wraz z postępującym ocieplaniem się klimatu coraz większe znaczenie ma uwalnianie się gazu ze złóż tzw. hydratów metanu – wodno-metanowych kryształów. Do powstania hydratów metanu konieczne są wysokie ciśnienie, woda, gaz (głównie metan) oraz niskie temperatury. Do tej pory koncentrowaliśmy się na dwóch typach lokalizacji zapewniających takie warunki: wieloletniej zmarzlinie na lądzie lub poza nim oraz na obszarach pod dnem oceanicznym, szczególnie wzdłuż wybrzeży kontynentów, gdzie woda jest płytka i woda przy dnie może szybko ogrzewać się. Praca Portnov i in., 2016 pokazuje jednak, że powinniśmy poważnie brać pod uwagę jeszcze jedno środowisko…

Ślady na dnie – spojrzenie w przeszłość

Lądolody to olbrzymie ciała lodowe, które dzięki swojej masie wywierają duże ciśnienie na grunt, na którym spoczywają. Naturalnie, są również zimne. Przy odpowiednich dostawach wody i metanu powstawanie pod nimi hydratów metanu jest bardzo prawdopodobne. Zbadanie, co dokładnie dzieje się obecnie w skalnym podłożu lądolodów jest niestety bardzo trudne. Chociaż ostatnio poczyniono w tej kwestii znaczne postępy (czytaj np. Mit: Topnienie lądolodu Antarktydy powoduje ukryty pod nim wulkan i Rozpad lądolodu Antarktydy Zachodniej nieunikniony), Portnov i jego koledzy powody do obaw znaleźli gdzie indziej – w rejonie, na którym lądolodu od dawna już nie ma – dnie Morza Barentsa.

22 000 lat temu, podczas ostatniej epoki lodowej północną część Eurazji oraz Morze Barentsa pokrywał lądolód. W miarę jak zlodowacenie zamieniało się w interglacjał a lądolód cofał, topniały również zagrzebane poniżej hydraty metanu, uwalniając gaz cieplarniany do oceanu i atmosfery. Co o tym świadczy? Ślady na dnie morskim, tzw. „pockmarki”. Naukowcy zidentyfikowali ponad 1900 pockmarków i aktywnych ujść gazu powstałych po ostatnim zlodowaceniu. Jak wyjaśnia autor pracy, Alex Portnov:

Obecność pockmarków dowodzi, że z podłoża uwalniał się gaz. Wnioskujemy, że pokłady hydratów metanu były stabilne tak długo, jak klimat był chłodny a lądolód stabilny. Szybkie ocieplenie spowodowało następnie stopienie lądolodu i zmniejszenie ciśnienia wywieranego na podłoże. To doprowadziło do destabilizacji hydratów. Metan został uwolniony do wzbierających wód oceanu, a możliwe, że również do atmosfery.

Naukowcy oceniają, że nawet jeśli grubość lądolodu sięgała jedynie 500 m (to najskromniejsze oszacowanie), panujące pod nim warunki wystarczały do wytworzenia strefy stabilności hydratów. Mógł to być olbrzymi rezerwuar gazu cieplarnianego – 1m3 hydratów to odpowiednik prawie 170m³ metanu w warunkach normalnych.

Antarktyda i Grenlandia – spojrzenie w przyszłość

Już od jakiegoś czasu uważa się, że pokłady hydratów metanu mogą drzemać także pod współcześnie występującymi lądolodami – Antarktydą i Grenlandią. Z badań wód lodowcowych (Vincent i Parry, 2008) wynika, że nawet w niesprzyjających, pokrytych lodem rejonach funkcjonują przetwarzające węgiel mikroorganizmy (archeony metanogeniczne). Wiadomo także, że pod lądolodem antarktycznym znajdują się ogromne złoża osadów morskich, zawierające nawet 21 000 Gt organicznego węgla (Ferraccioli i in., 2009). Kolejne prace Wadhamsa in. (2008, 2012 ) pokazały, że w środowisku tym możliwe jest powstawanie dużych ilości metanu oraz ich magazynowanie w postaci krystalicznej. Wycofanie się lądolodu może więc oznaczać uwolnienie tych pokładów, a co za tym idzie – poważne zwiększenie koncentracji metanu w atmosferze.

Warto podkreślić, że obecny proces topnienia lądolodów powstępuje dużo szybciej niż podczas wychodzenia z ostatniej epoki lodowej. Według pomiarów NASA Grenlandia traci obecnie niemal 300 Gt lodu rocznie a Antarktyda 134 Gt/rok, nie można też liczyć, że proces ten się zatrzyma (Rozpad lądolodu Antarktydy Zachodniej nieunikniony, O co chodzi z „Progiem wzrostu temperatury o 2^oC”, Antarktyda. Epizod IV – Nowa nadzieja). Jak duże jest zagrożenie? Tego jeszcze nie wiadomo. Wszystko zależy od tempa, w jakim mikroorganizmy produkują metan, a więc – ile materiału zdążyły już (i zdążą jeszcze) na niego przetworzyć. Wyniki dotychczasowych badań wskazują jednak, że dla naszej wiedzy o przyszłej zmianie klimatu mogą to być bardzo ważne informacje.

Aleksandra Kardaś, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon Malinowski