Les hydrates de gaz sont un composé solide de gaz et d'eau qui ont une structure semblable à de la glace à basse température et à haute pression. Composés de méthane et d'eau, les hydrates dits de méthane, se trouvent en particulier sur de nombreuses marges océaniques, également dans la mer Noire. En plus d'une utilisation possible comme source d'énergie, les gisements d'hydrate de méthane sont étudiés pour leur stabilité, car ils peuvent se dissoudre avec les changements de température et de pression. En plus des rejets de méthane, cela peut également avoir un impact sur la stabilité des pentes sous-marines.

Lors d'une expédition de six semaines avec le navire de recherche allemand METEOR à l'automne 2017, une équipe de MARUM et GEOMAR a étudié un gisement d'hydrate de méthane dans le cône profond du Danube, dans l'ouest de la mer Noire. Pendant la croisière, qui faisait partie du projet conjoint SUGAR III « Submarine Gas Hydrate Resources » financé conjointement par le BMWi et le BMBF, les gisements d'hydrate de gaz ont été forés à l'aide du dispositif mobile de forage des fonds marins MARUM-MeBo200. Les résultats des enquêtes, qui ont maintenant été publiés dans la revue internationale Lettres des sciences de la Terre et des planètes, ont fourni aux scientifiques de nouvelles informations sur les changements dans la stabilité des hydrates de gaz.

« Sur la base des données des expéditions précédentes, nous avons sélectionné deux zones de travail où, d'un côté, l'hydrate de méthane et le gaz méthane libre coexistent dans les 50 à 150 mètres supérieurs de la zone de stabilité de l'hydrate et, d'autre part, un glissement de terrain et des suintements de gaz ont été trouvés directement en bordure de la zone de stabilité des hydrates de gaz, " explique le Prof. Dr. Gerhard Bohrmann, chef d'expédition de MARUM et co-auteur de l'étude. "Pour nos investigations, nous avons utilisé notre appareil de forage MARUM-MeBo200 et avons battu tous les records de profondeur précédents avec une profondeur maximale atteinte de près de 145 mètres."

En plus d'obtenir des échantillons, les scientifiques étaient, pour la première fois, également capable d'effectuer des mesures de température in situ détaillées jusqu'à la base de la stabilité des hydrates de gaz sous le fond marin. Précédemment, cette ligne de base a été déterminée à l'aide de méthodes sismiques, à partir duquel le "réflecteur simulant le fond" (BSR) a été obtenu comme indicateur de cette base. "Toutefois, nos travaux ont maintenant prouvé pour la première fois que l'approche utilisant le BSR ne fonctionne pas pour la mer Noire, " explique le Dr Michael Riedel de GEOMAR, auteur principal de l'étude. « De notre point de vue, la limite de stabilité de l'hydrate de gaz s'est déjà approchée des conditions plus chaudes du sous-sol, mais le méthane libre, qui se trouve toujours à ce bord inférieur, n'a pas encore réussi à monter avec elle, " poursuit Riedel. Les raisons pourraient être attribuées à la faible perméabilité des sédiments, ce qui signifie que le gaz méthane est toujours "coincé" là-bas et ne peut que monter très, très lentement par sa propre force, selon le scientifique.

"Toutefois, nos nouvelles analyses des données sismiques ont également montré qu'à quelques endroits le gaz méthane peut traverser le BSR. Là, un nouveau BSR vient de s'établir sur le « vieux » réflecteur. Ceci est nouveau et n'a jamais été vu auparavant, " dit le Dr Matthias Haeckel, co-auteur de l'étude de GEOMAR. "Notre interprétation est que le gaz peut monter dans ces endroits, car les perturbations dans les fonds marins favorisent ici le flux de gaz, " poursuit Haeckel.

"En résumé, nous avons trouvé une situation très dynamique dans cette région, qui semble également être lié au développement de la mer Noire depuis la dernière période glaciaire, " dit Michael Riedel. Après le dernier maximum glaciaire (LGM), le niveau de la mer s'est élevé (augmentation de la pression), et lorsque le niveau mondial de la mer a dépassé le seuil du Bosphore, l'eau salée de la mer Méditerranée a pu se propager dans la mer Noire. Avant ça, ce bassin océanique était essentiellement un lac d'eau douce. En outre, le réchauffement climatique depuis le LGM a provoqué une élévation de la température des eaux de fond de la mer Noire. La combinaison de ces trois facteurs - salinité, pression et température - a eu des effets drastiques sur les hydrates de méthane, qui se décomposent sous l'effet de ces effets. L'étude actuelle illustre les rétroactions complexes et les échelles de temps qui induisent des changements climatiques dans l'environnement marin et est donc bien adaptée pour estimer les conséquences attendues du réchauffement climatique plus rapide d'aujourd'hui, en particulier sur les gisements d'hydrates de gaz de l'Arctique.

Le croisiériste Gerhard Bohrmann résume :« A la fin du programme SUGAR-3, la campagne de forage avec MeBo200 dans la mer Noire nous a une fois de plus montré très clairement à quelle vitesse la stabilité de l'hydrate de méthane dans les dépôts océaniques change également avec les fluctuations environnementales."