Dans les fonds marins, il existe de nombreux micro-organismes qui jouent un rôle important dans le cycle global du carbone. Jusqu'à maintenant, cependant, on n'a pas compris dans quelle mesure les processus géodynamiques tels que la subduction des plaques océaniques influencent cette activité microbienne et, à son tour, impacter le bilan carbone. Une étude réalisée par une équipe internationale de chercheurs, y compris des scientifiques du Centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences, fournit désormais de nouvelles preuves. Ils ont foré jusqu'à une profondeur de 200 mètres dans un volcan de boue sous-marin. Sur la base des échantillons récupérés, ils ont découvert que les micro-organismes dans les sédiments sont extrêmement actifs et forment environ 90 pour cent du méthane libéré à cette profondeur. Apparemment, le rôle des volcans de boue dans le cycle mondial du méthane a été considérablement sous-estimé, concluent les auteurs.

Les volcans de boue sous-marins sont situés aux marges des plaques actives, où la croûte océanique se déplace sous la croûte continentale, un processus appelé subduction. Là où le fond marin est poussé sous le continent, la couche supérieure de sédiments est rasée au pied du continent et est ensuite comprimée par les sédiments traînants. Dans ce paquet de sédiments, le coin dit d'accrétion, les liquides ainsi que les matériaux avec une densité plus faible sont poussés vers le haut à partir des couches plus profondes. Ainsi, des volcans de boue se forment à la surface des fonds marins comprenant des sédiments minces ainsi que de l'eau et des gaz au lieu de lave.

Les chercheurs ont examiné un tel volcan, situé dans le creux de Nankai à côté du Japon, avec l'aide du navire de forage japonais Chikyu. Comme le rapporte l'équipe de chercheurs dirigée par Akira Ijiri du Centre de recherche JAMSTEC, la "montagne" KMV #5 s'élève entre 112 et 160 mètres au-dessus du fond océanique environnant; dans cette seule région, il y a 13 autres volcans de boue au fond du Pacifique. Dans les échantillons, récupéré des sédiments jusqu'à une profondeur de 200 mètres de profondeur, les chercheurs ont découvert, entre autres, fragments brillants d'hydrate de gaz, c'est-à-dire un composé méthane-eau qui, dans certaines conditions de température-pression, n'est ni liquide ni gazeux, mais solide. Analyse approfondie de la composition chimique, le rapport isotopique, ainsi que des biomarqueurs a été réalisée. Le chercheur du GFZ Jens Kallmeyer et son ancien doctorant Rishi Ram Adhikari ont mesuré l'activité enzymatique de l'hydrogénase. L'application de cette méthode permet de démontrer directement que l'hydrogène a été utilisé pour des réactions métaboliques qui finissent par produire du méthane.

Les résultats montrent que 90 pour cent du méthane a été produit par des micro-organismes; seule une petite partie s'est formée à grande profondeur par les seuls processus chimiques. Évidemment, les microbes sont alimentés par des fluides pressés à travers les sédiments puissants après subduction. « Si ces volcans de boue ne sont pas tout à fait uniques au monde, et il n'y a aucune indication pour cela, alors le rôle des volcans de boue dans le cycle global du méthane a été massivement sous-estimé, " dit Kallmeyer. " De plus, l'étude montre que les indicateurs des processus de formation du méthane—biologiques ou chimiques à ce jour—ne fonctionnent pas dans le volcan de boue étudié. Si cela s'applique à d'autres, alors les modèles globaux sur l'origine du méthane atmosphérique doivent être repensés."

L'étude est publiée dans Avancées scientifiques .