Opdagelsen af ​​den første aktive nedsivning i Antarktis giver ny forståelse af metans cyklus

Opdagelsen af ​​det første aktive metansiv i Antarktis giver forskerne ny forståelse af metans cyklus og den rolle, metan fundet i denne region kan spille i opvarmningen af ​​planeten.

Et metangas er et sted, hvor metangas undslipper fra et underjordisk reservoir og ud i havet. Methansiv er fundet i hele verdenshavene, men den, der blev opdaget i Rosshavet, var den første aktive nedsivning fundet i Antarktis, sagde Andrew Thurber, en havøkolog ved Oregon State University.

"Metan er den næstmest effektive gas til at opvarme vores atmosfære, og Antarktis har store reservoirer, der sandsynligvis vil åbne sig, når iskapperne trækker sig tilbage på grund af klimaændringer, Thurber sagde. "Dette er en væsentlig opdagelse, der kan hjælpe med at fylde et stort hul i vores forståelse af metankredsløbet."

Forskernes resultater blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Proceedings of the Royal Society B . Medforfattere er Sarah Seabrook og Rory Welsh, som var kandidatstuderende på OSU under ekspeditionerne. Forskningen blev støttet af National Science Foundation.

Metan er en drivhusgas, der er 25 gange stærkere end kuldioxid til at opvarme planeten. Det meste metan i havets vand og sediment holdes ude af atmosfæren af ​​mikrober, der forbruger det.

Thurber og hans kolleger opdagede, at mikroberne omkring Antarktis-sivningen er fundamentalt forskellige fra dem, der findes andre steder i verdenshavene. Dette hjælper forskerne med bedre at forstå metankredsløb og de faktorer, der bestemmer, om metan når atmosfæren og bidrager til yderligere opvarmning, sagde Thurber.

Rosshavets udsivning blev opdaget i et område, som forskere har studeret i mere end 60 år, men nedsivningen var først aktiv i 2011, sagde Thurber, en assisterende professor ved Oregon State College of Earth, Ocean, og Atmosfæriske Videnskaber og Videnskabshøjskolens Institut for Mikrobiologi.

En ekspansiv mikrobiel måtte, omkring 70 meter lang og en meter på tværs, dannet på havbunden omkring 10 meter under den frosne havoverflade. Disse måtter, som produceres af bakterier, der eksisterer i et symbiotisk forhold med metanforbrugere, er en afslørende indikation på tilstedeværelsen af ​​et siv, sagde Thurber.

"Den mikrobielle måtte er vejskiltet om, at der er et metansiv her, " sagde Thurber. "Vi ved ikke, hvad der fik disse siver til at tænde. Vi havde brug for noget dumt held for at finde en aktiv, og vi fik det."

Thurber var tilfældigvis i Antarktis i 2012, da en anden forsker fortalte ham om et "mikrobielt vandfald" og mente, at det var noget, han skulle se på. Thurber var i stand til at bekræfte sivets tilstedeværelse, indsamle prøver og analysere nedsivningen og dets miljø. Da han vendte tilbage til stedet i 2016 for at foretage yderligere undersøgelse, han opdagede også et andet sive i nærheden.

Antarktis menes at indeholde så meget som 25 procent af Jordens marine metan. At have en aktiv gennemsivning til at studere giver forskerne ny forståelse af metankredsløbet, og hvordan denne proces kan adskille sig i Antarktis sammenlignet med andre steder på planeten, sagde Thurber.

For eksempel, forskere har fundet ud af, at den mest almindelige type mikrobe, der forbruger metan, tog fem år at dukke op på sivestedet, og selv da indtog disse mikrober ikke al metanen, sagde Thurber. Det betyder, at noget metan bliver frigivet og sandsynligvis arbejder sig ind i atmosfæren.

At studere stedet over et femårigt tidsrum gjorde det muligt for forskere at se, hvordan mikrober reagerer på dannelsen af ​​et siv, sagde Seabrook, som tog sin doktorgrad ved OSU og nu er post-doc ved National Institute of Water and Atmospheric Research i Wellington, New Zealand.

"Det, der var virkelig interessant og spændende, var, at det mikrobielle samfund ikke udviklede sig, som vi ville have forudsagt baseret på andre metanudsivninger, vi har studeret rundt om i verden, " hun sagde.

Forskere havde antaget, at mikrober skulle reagere meget hurtigt på ændringer i miljøet, men det afspejlede sig ikke i, hvad OSU's team så i Antarktis, sagde Thurber.

"For at tilføje mysteriet om Antarktis siver, de mikrober, vi fandt, var dem, vi mindst forventede at se på dette sted, " sagde han. Der kan være et successionsmønster for mikrober, med visse grupper, der ankommer først, og dem, der er mest effektive til at spise metan, der ankommer senere.

"Vi har aldrig haft mulighed for at studere et udsivning, når det dannes, eller et i Antarktis, På grund af denne opdagelse kan vi nu afdække, om siver bare fungerer anderledes i Antarktis, eller om det kan tage år for de mikrobielle samfund at blive tilpasset, " sagde Thurber.

"Dyr i Antarktis er meget anderledes end andre steder i verden, da kontinentet har været adskilt fra resten af ​​kloden i mere end 30 millioner år - lang tid for evolution at virke, " sagde han. "Det har resulteret i en bemærkelsesværdig mangfoldighed af fauna, som vi kun finder der. Det kan også bidrage til forskellene i mikrober der."

Det er vigtigt at forstå, hvordan metan siver opfører sig i dette miljø, så forskere kan begynde at indregne disse forskelle i klimaændringsmodeller, sagde Thurber. Han håber at vende tilbage til stedet for at overvåge dets udvikling og foretage yderligere forskning.