Les sédiments océaniques sont un énorme entrepôt pour le puissant gaz à effet de serre méthane.

Piégés dans les sédiments océaniques près des continents, se trouvent d'anciens réservoirs de méthane appelés hydrates de méthane. Ces structures d'eau et de méthane semblables à de la glace encapsulent tellement de méthane que de nombreux chercheurs les considèrent à la fois comme une ressource énergétique potentielle et un agent de changement environnemental. En réponse au réchauffement des eaux océaniques, les hydrates peuvent se dégrader, libérant le gaz méthane. Les scientifiques ont averti que la libération même d'une partie du réservoir géant pourrait considérablement exacerber le changement climatique en cours.

Cependant, le méthane n'agit comme un gaz à effet de serre que s'il atteint l'atmosphère et quand il atteint l'atmosphère, un scénario qui ne se produirait que si le méthane libéré voyageait du point de rejet au fond de la mer jusqu'aux eaux de surface et à l'atmosphère.

Dans cet esprit, La scientifique environnementale Katy Sparrow '17 (PhD) a entrepris d'étudier l'origine du méthane dans l'océan Arctique.

"Alors qu'un suspect logique pour les émissions de méthane dans l'Arctique est la dégradation des hydrates, il existe plusieurs autres sources potentielles de méthane. Notre objectif était de déterminer la source du méthane dans l'océan Arctique pour déterminer si le méthane ancien était libéré du fond marin et s'il survit à être émis dans l'atmosphère, " dit Moineau, qui a mené l'étude, Publié dans Avancées scientifiques , dans le cadre de sa recherche doctorale à l'Université de Rochester.

Moineau; son conseiller, John Kessler, professeur agrégé de sciences de la terre et de l'environnement; et une équipe de scientifiques des universités de Rochester, Californie Irvine, Minnesota Duluth, et Colorado Boulder, ainsi que le US Geological Survey et la National Oceanic and Atmospheric Administration, mené des travaux de terrain juste au large du versant nord de l'Alaska, près de la baie Prudhoe. Sparrow appelle le point « zéro au sol » pour les émissions de méthane océaniques résultant du réchauffement des océans. Dans certaines parties de l'océan Arctique, les régions peu profondes près des continents peuvent être l'un des paramètres où les hydrates de méthane se décomposent actuellement en raison des processus de réchauffement au cours des 15 derniers, 000 ans. En plus des hydrates de méthane, Le pergélisol riche en carbone, vieux de dizaines de milliers d'années et présent dans tout l'Arctique, sur terre et dans les sédiments des fonds marins, peut produire du méthane une fois que ce matériau dégèle en réponse au réchauffement. Avec la combinaison du réchauffement agressif qui se produit dans l'Arctique et des faibles profondeurs d'eau, tout méthane libéré a un court trajet entre son émission au fond de la mer et sa libération dans l'atmosphère.

Les chercheurs ont utilisé la datation au radiocarbone pour déterminer l'origine du méthane à partir de leurs échantillons. En utilisant une technique qu'ils ont développée qui consiste à collecter du méthane à partir d'environ dix mille gallons d'eau de mer par échantillon, ils ont fait une découverte surprenante :du méthane d'origine ancienne est en effet rejeté dans l'océan; mais très peu survit pour être émis dans l'atmosphère, même à des profondeurs étonnamment faibles.

"Nous observons que du méthane ancien est émis du fond marin vers l'eau de mer sus-jacente, confirmer les soupçons passés, " dit Kessler. " Mais, nous avons constaté que cet ancien signal de méthane disparaît en grande partie et est remplacé par une source de méthane différente à mesure que vous vous rapprochez des eaux de surface. » Le méthane à la surface provient plutôt de la matière organique récemment produite ou de l'atmosphère.

Bien que les chercheurs n'aient pas examiné dans cette étude ce qui empêche le méthane libéré par le fond marin d'atteindre l'atmosphère, ils soupçonnent qu'il est biodégradé par des micro-organismes dans l'océan avant qu'il n'atteigne les eaux de surface. Mihai Léonte, un doctorant dans le groupe de recherche de Kessler, ont observé ce processus - dans lequel les microbes biodégradent agressivement le méthane à mesure que les émissions de méthane augmentent - dans un article publié l'année dernière.

"Nous avons découvert que très peu de méthane ancien atteint les eaux de surface, même à des profondeurs relativement peu profondes de 100 pieds. Exponentiellement moins de méthane serait capable d'atteindre l'atmosphère dans des eaux profondes de plusieurs milliers de pieds au bord même des mers peu profondes près des continents, qui est la zone de l'océan où se trouvent la majeure partie des hydrates de méthane, " Sparrow dit. "Nos données suggèrent que même si des quantités croissantes de méthane sont libérées par la dégradation des hydrates à mesure que le changement climatique progresse, l'émission catastrophique dans l'atmosphère n'est pas un résultat inhérent."

Les résultats de Sparrow et Kessler sur le rôle des anciennes sources de méthane sont cohérents avec les découvertes de leur collègue de Rochester Vasilii Petrenko, professeur agrégé de sciences de la terre et de l'environnement, qui a également daté le méthane au radiocarbone. Cependant, tandis que Sparrow et Kessler dataient le méthane trouvé dans l'eau de mer moderne, Le radiocarbone de Petrenko a daté le méthane de l'atmosphère ancienne qui était conservée dans la glace des glaciers de l'Arctique.

"Petrenko et ses co-auteurs ont étudié un événement de réchauffement rapide du passé qui sert d'analogue moderne, " Sparrow dit. " Ils ont constaté que les émissions de méthane provenant d'anciennes sources de méthane au cours de cet événement de réchauffement étaient minimes par rapport aux sources contemporaines comme les zones humides. "

Kessler ajoute, "Nos résultats sont en accord avec cette conclusion, montrant que les anciennes émissions de méthane dans l'atmosphère dans une zone qui connaît actuellement l'un des plus grands réchauffements, est en fait assez petit, surtout par rapport aux émissions plus directes des activités humaines. »