Так арктические ледники освобождают древний метан, запертый в породах: исследование показывает концентрации до 425 раз выше, чем на Шпицбергене

Ледник движется и разрушает породы, по которым течёт вода. Если эти породы содержат запертый метан, движение может освободить его, а вода, текущая у основания льда, несёт его вниз по долине к рекам, берущим начало от таяния. На Шпицбергене этот процесс может привести к концентрациям метана до 425 раз выше, чем в равновесии с атмосферой. Это подтверждает исследование, опубликованное в Nature Communications, основанное на 148 образцах, собранных в 19 реках, питаемых 19 ледниками архипелага арктики.

Метан, обнаруженный в образцах, почти никогда не образуется микробиологическим путём; он формируется глубоко под землёй, когда органическое вещество, захороненное в породах, претерпевает преобразование под воздействием высокой температуры и давления, процесс, который в этой зоне практически связан с формированиями, богатыми битуминозными сланцами, находящимися под некоторыми ледниками. Чтобы отличить его от биологического метана, учёные сравнивали состав изотопов углерода — вариаций одного и того же элемента, которые ведут себя немного иначе в зависимости от происхождения газа, вместе с другими углеводородами, присутствующими в образцах. Только у трёх из 19 рек на месте выхода ледника регистрировался преобладающий биологический след.

Роль горных пород и воды у основания

Из 19 рек, исследованных на фронте ледника, точки, где ледник заканчивается, показывали концентрации метана в диапазоне от 9 до 1700 нмоль/л, со среднем значением около 244 нмоль/л. Тип горной породы под ледником сам по себе объясняет более половины наблюдаемой вариативности между различными участками. Если к этому добавить объём льда у основания, который уже находится при температуре плавления и позволяет воде течь и циркулировать, тогда как более холодный лёд остаётся зажатым в грунте, способность объяснить различия между ледниками возрастает до 75%.

Явление усиливается, когда под ледником образуется сеть каналов, по которым вода течёт активнее. Три реки с самыми высокими концентрациями (Penckbreen, Vallåkrabreen и Bakaninbreen) происходят из ледников, которые недавно пережили фазы резкого продвижения, называемые surge. Во время таких эпизодов давление воды у основания резко возрастает, и, по-видимому, это способствует выделению и транспортировке метана, накопленного в породах под льдом.

По всему архипелагу учёные оценивают, что ледники ежегодно выделяют примерно от 180 до 380 тонн метана, что считается заниженным значением, потому что часть газа может распылиться до момента измерения, и потому что данные не обязательно фиксируют метан, накопленный зимой.

Газ продолжает поступать даже после окончания ледника

У более чем двух третей изученных рек (68%) максимальная концентрация метана не фиксируется на фронте ледника, а дальше по течению. Для учёных это указывает на дополнительный вклад грунтовых вод, которые, просачиваясь через вечную мерзлоту, могут захватывать и переносить дополнительный метан.

Это равновесие может измениться по мере таяния ледников. На ранних стадиях отступления большее количество воды у основания склонно способствовать высвобождению газа. Но когда лёд истончается ещё сильнее, некоторые ледники могут остывать до того, что слипнуться с подлежащей поверхностью, блокируя циркуляцию воды: в таком случае транспорт метана из пород снизится, а роль подземных вод может стать более значимой.

Таким образом, исследование подчёркивает источник арктического метана, который до сих пор недооценивался и связан с тем, сколько газа может быть высвобождено из-под почвы, когда лёд меняется и вода начинает циркулировать у основания ледников. Свалбард — особенно яркий пример, потому что многие ледники здесь опираются на породы, богатые органическим веществом, однако тот же механизм, добавляют авторы, может применяться и в других ледниковых регионах с сопоставимой геологией.