«Эти источники являются значительным и потенциально растущим источником эмиссии метана, который до сих пор не учитывался в наших оценках глобального метанового бюджета», — сказал ведущий автор исследования Габриэль Клебер с кафедры наук о Земле Кембриджского университета.
Ученые опасаются, что дополнительные выбросы метана, вызванные таянием Арктики, могут усилить антропогенное глобальное потепление. Исследованные учеными источники ранее не рассматривались как потенциальный источник выбросов метана.
Клебер провела почти три года, наблюдая за химическим составом воды в более чем ста источниках на Шпицбергене, где температура воздуха повышается в два раза быстрее, чем в среднем по Арктике. Она сравнивает Шпицберген с «канарейкой в угольной шахте» глобального потепления: «Поскольку он прогревается быстрее, чем остальная часть Арктики, мы можем получить предварительное представление о потенциальном выбросе метана, который может произойти в более широком масштабе в этом регионе».
Профессор Эндрю Ходсон, соавтор исследования из Университетского центра на Шпицбергене, сказал: «Живя на Шпицбергене, вы оказываетесь на передовой линии изменения арктического климата. Я не могу представить себе ничего более яркого, чем вид газовыделения метана в непосредственной близости от отступающего ледника».
Ранее исследования были сосредоточены на выделении метана из оттаивающей вечной мерзлоты (мерзлого грунта). «Хотя основное внимание часто уделяется вечной мерзлоте, новое открытие говорит нам о том, что существуют и другие пути выделения метана, которые могут быть еще более значимыми для глобального метанового бюджета», — сказала соавтор исследования профессор Александра Турчин (Alexandra Turchyn), также представляющая Кембриджский факультет наук о Земле.
Ходсон добавил: «До проведения этой работы мы не понимали источников и путей распространения этого газа, поскольку читали об исследованиях, проведенных в совершенно других частях Арктики, где ледники отсутствуют».
Ледниковая пещера на Шпицбергене, Норвегия. Credit: Gabrielle Kleber
Выявленные ими источники, выделяющие метан, питаются от скрытой под большинством ледников водопроводной системы, которая использует большие запасы подземных вод в подстилающих отложениях и окружающих коренных породах. Когда ледники тают и отступают, в местах выхода подземных вод на поверхность появляются источники.
Исследователи обнаружили, что выбросы метана из ледниковых подземных источников на Шпицбергене могут превышать 2 000 т в течение года, что составляет примерно 10% от годовых выбросов метана в результате работы нефтегазовой отрасли Норвегии.
По словам Клебера, «если глобальное потепление будет продолжаться бесконтрольно, то выбросы метана из ледниковых подземных источников, вероятно, станут еще более значительными».
Распознать ледниковые источники подземных вод не всегда просто, поэтому Клебер натренировала свой глаз, чтобы выделить их на спутниковых снимках. Приблизив участки суши, обнажившиеся в результате отступления 78 ледников на Шпицбергене, Клебер искала характерные голубые струйки льда, по которым подземные воды просачивались на поверхность и замерзали. Затем она отправилась на снегоходе в каждое из этих мест, чтобы взять пробы грунтовых вод в местах, где лед взорвался из-за скопления воды и газа под давлением.
Проанализировав химический состав воды, питающей эти источники, Клебер и ее коллеги обнаружили, что во всех местах, кроме одного, наблюдается высокая концентрация растворенного метана, а это означает, что при выходе воды из источника на поверхность в ней содержится большое количество избыточного метана, который может улетучиваться в атмосферу.
Исследователи также выявили локальные очаги выбросов метана, которые были тесно связаны с типом пород, из которых выходят подземные воды. Некоторые породы, такие как сланцы и уголь, содержат природные газы, в том числе метан, образующийся в результате распада органических веществ при формировании горных пород. Этот метан может подниматься вверх по трещинам в породе и попадать в грунтовые воды.
«На Шпицбергене мы начинаем понимать сложные и каскадные обратные связи, вызываемые таянием ледников, и представляется вероятным, что существуют и другие подобные результаты, которые нам еще предстоит обнаружить», — сказал Клебер.
«Объем метана, вытекающего из измеренных нами источников, скорее всего, не сравнится с общим объемом газа, находящегося под ледниками и ожидающего своего выхода, — сказал Ходсон, — Это означает, что нам необходимо срочно установить риск внезапного увеличения утечки метана, поскольку ледники будут продолжать отступать, пока мы будем бороться с изменением климата».
Справка: «Подземные источники, образовавшиеся при отступлении ледников, являются крупным источником метана в высоких широтах Арктики«, Габриэль Э. Клебер, Эндрю Дж. Ходсон, Леонард Магерл, Эрик Шитт Маннерфельт, Гарольд Дж. Брэдбери, Ичжу Жу, Марк Триммер и Александра В. Турчин, 6 июля 2023 г., Nature Geoscience . DOI: 10.1038/s41561-023-01210-6
