Un ghețar se topește de sus, iar apa ajunge în râuri la o temperatură abia peste punctul de îngheț. În Svalbard, la jumătatea distanței dintre Norvegia continentală și Polul Nord, o parte din această apă face însă un ocol. Se scurge mai întâi prin fisuri până la patul ghețarului, iar acolo poate prelua metanul stocat în rocă de-a lungul a milioane de ani.
O echipă de cercetare condusă de cercetători norvegieni a eșantionat 19 râuri glaciare din arhipelag. Fiecare conținea mai mult metan decât s-ar fi putut explica prin simplul contact cu aerul. În cazul cel mai extrem, concentrația era de 425 de ori mai mare.
Gazul nu fusese produs de microbi sub gheață, cum se întâmplă sub ghețarii Groenlandei. Provenea din șisturi vechi, iar cele mai mari cantități veneau de la ghețarii ale căror baze se dezghețaseră. Totalul anual rămâne însă infim în comparație cu metanul emis de oameni.
Cercetarea a fost coordonată de Gabrielle Kleber la Centrul de Cercetare Polară iC3, un centru al UiT – Universitatea Arctică a Norvegiei din Tromsø. Au participat și colegi de la Centrul Universitar din Svalbard și de la Universitatea din Oslo. Kleber a răspuns de la fața locului.
„Această sursă geologică de metan pe care am descoperit-o se adaugă surselor microbiene. Așadar, în majoritatea acestor locuri, ne putem aștepta ca această sursă microbiană să existe în continuare, la care se adaugă sursa geologică.”, a declarat Kleber.
Amprenta izotopică: cum dezvăluie atomii de carbon originea gazului
Echipa de cercetare a prelevat 148 de probe de apă din cele 19 râuri. A pornit cât mai aproape de fiecare front glaciar și a coborât apoi în aval, spre fiorduri.
Metoda se bazează pe o diferență chimică. Metanul produs de microorganisme și cel format din materia organică îngropată, sub acțiunea căldurii și a presiunii, conțin amestecuri diferite de atomi de carbon. Pe baza acestei diferențe, fiecare probă poate fi urmărită până la sursa ei. Altfel spus, cercetătorii citesc semnătura izotopică a gazului. Microorganismele procesează mai ușor variantele ușoare de carbon (carbon-12), lăsând în urmă o amprentă specifică de metan biologic. În schimb, gazul copt adânc în scoarță de-a lungul erelor geologice, la temperaturi și presiuni extreme, reține o proporție mai mare de atomi grei (carbon-13). Diferența acționează ca o serie unică de șasiu imprimată în fiecare moleculă.
Doar trei dintre cele 19 râuri aveau o amprentă microbiană în punctul în care apa ieșea de sub gheață. Unele conțineau și etan și propan, gaze care însoțesc metanul din zăcămintele de petrol și gaze.
Groenlanda este cazul opus. Roca ei de bază e cristalină, dură și lipsită de gaze, așa că metanul din apa de topire vine de la microbii care descompun plantele îngropate. În Svalbard, aproape jumătate din teritoriu se află pe șisturi și filoane de cărbune suficient de bogate în carbon organic pentru a reține gazul.
Mecanismul de eliberare: când gheața începe să se dezlipească de stâncă
Tipul de rocă de sub un ghețar a explicat aproximativ jumătate din variația cantității de metan transportate de râul acestuia. Apa cu cea mai mare concentrație venea de la ghețarii așezați pe șist.
Pentru a explica restul, echipa a ieșit pe teren în primăvară cu un radar de penetrare a solului, tractat de un snowmobil. Radarul distinge gheața rece de cea aflată la punctul de topire. Diferența este hotărâtoare: o gheață polară, extrem de rece, stă sudată de stâncă și blochează gazul ca un dop natural. În schimb, acolo unde baza ghețarului atinge punctul de topire (0°C), apare o peliculă de apă lichidă care circulă liber și spală neîncetat fisurile din rocă. Împreună, tipul de rocă și patul dezghețat au explicat trei sferturi din diferențele dintre râuri.
Doi ghețari arată de ce contează ambii factori. Ragna Mariebreen se află pe șist și are patul topit, iar râul lui a avut cea mai mare concentrație de metan din tot studiul. Gløttfjellbreen se află tot pe șist, dar cea mai mare parte a patului său rămâne înghețată, cu gheața lipită de rocă. Râul lui transporta aproximativ o cincime din cantitatea de metan.
Ghețarii în avans rapid: pompe uriașe de presiune sub gheață
Trei dintre cele mai ridicate valori au venit de la ghețari aflați în avans rapid, un episod de scurtă durată în care un ghețar se deplasează mult mai repede decât de obicei. Penckbreen, Vallåkrabreen și Bakaninbreen erau în această fază sau tocmai ieșiseră din ea când echipa a prelevat probele.
O astfel de avansare crește presiunea apei la nivelul patului și lărgește zona prin care curge apa. În opinia echipei, acesta este motivul pentru care se eliberează o cantitate mai mare din gazul stocat.
Avansările rapide devin tot mai frecvente în Svalbard. Sunt, astfel, încă o cale prin care încălzirea Arcticii ar putea elibera metan.
Raportul de forțe: de ce emisiile umane depășesc fenomenul de un milion de ori
Echipa a combinat probele cu estimările privind scurgerea anuală a fiecărui ghețar, apoi a extrapolat rezultatele la toți ghețarii din Svalbard care se termină pe uscat. Rezultatul este de aproximativ 182–368 de tone de metan pe an.
Estimarea este probabil subevaluată, fiindcă probele au fost prelevate la mijlocul verii. Ele nu au surprins pulsul de la începutul sezonului, când apa de topire eliberează dintr-odată gazul acumulat pe durata întregii ierni.
Întrebată despre cum ar trebui interpretată această cifră, Kleber a dat un răspuns clar.
„Aceste emisii sunt neglijabile în comparație cu emisiile anuale de metan produse de om – care sunt de aproximativ un milion de ori mai mari – așa că acolo trebuie să ne concentrăm în continuare pentru a atenua schimbările climatice”, a declarat ea.
Cifra este mică și în comparație cu o sursă măsurată anterior de echipa ei. Izvoarele de apă subterană din fața ghețarilor din Svalbard sunt estimate să elibereze până la aproximativ 2.300 de tone pe an, cam de 10 ori mai mult decât transportă râurile. Raportat la suprafața de gheață, însă, râurile din Svalbard transportă mult mai mult metan decât cele din Groenlanda.
Mai multă topire nu înseamnă mereu mai mult metan
Verile mai calde trimit mai multă apă spre patul ghețarilor, ceea ce ar trebui să antreneze mai mult gaz. Dar ghețarii din văile Svalbardului se subțiază, iar pe măsură ce se subțiază, mulți dintre ei îngheață direct pe patul lor. Mecanismul pare o contradicție, dar ține de fizică: o masă uriașă de gheață acționează ca o plapumă izolatoare, reținând căldura geotermală a pământului la bază. Pe măsură ce ghețarul se subțiază din cauza topirii de la suprafață, această barieră protectoare dispare, iar gerul extrem al iernilor arctice pătrunde direct până la stâncă, sudând din nou ghețarul de patul său. Din acel moment, eliberează foarte puțin metan.
De aceea, echipa lui Kleber se așteaptă ca emisiile de metan din râurile glaciare să crească o vreme, apoi să scadă. Sursa principală ar rămâne atunci izvoarele de pe terenul proaspăt dezvelit din aval. În 68% dintre râuri, valoarea maximă de metan a fost înregistrată mult sub frontul ghețarului, acolo unde se alimentează aceste izvoare.
„Rezultatele noastre arată că eliberarea viitoare de metan va depinde atât de geologie, cât și de schimbările glaciare. De aceea este important să știm ce se află sub gheață, nu doar cât de repede se topește gheața.”, a spus Kleber.
Punctele oarbe ale planetei: de la Arhipelagul Canadian până în Antarctica
Svalbard nu este singurul loc în care gheața acoperă roci bogate în gaz. Anumite zone din Rusia arctică, Canada arctică, nord-estul Groenlandei și porțiuni din Antarctica au aceeași geologie. Nimeni nu a măsurat însă, până acum, ce conțin ghețarii din aceste regiuni.
„Așadar, mecanismele pe care le observăm în Svalbard au loc probabil și în anumite părți din Groenlanda, Rusia arctică și Canada arctică”, a declarat Kleber. Ea a adăugat că echipa se așteaptă la același fenomen în întreaga Arctică și, probabil, în Himalaya și Antarctica. De asemenea, se așteaptă ca emisiile să crească pe măsură ce topirea continuă.
Înainte ca cercetătorii să poată determina cu exactitate emisiile reale, rămân de acoperit două lacune. Prima privește momentul prelevării, pentru că probele de la mijlocul verii nu au surprins fluxul de la începutul sezonului. A doua ține de microorganismele din albiile râurilor, fiindcă nu se știe cât metan consumă acestea înainte ca gazul să ajungă în aer.
Pentru a acoperi prima necunoscută, cercetătorii vor trebui să preleveze probe chiar în primele săptămâni ale primăverii arctice — momentul critic în care dezghețul solului declanșează o primă descărcare masivă de gaze acumulate peste iarnă.
Cercetarea apărută în revista Nature Communications reamintește că ghețarii Arcticii nu sunt simple blocuri inerte de apă înghețată, ci supape ale unui dialog complex între climă și adâncurile geologice ale Terrei. Chiar dacă emisiile industriale ale omenirii eclipsează deocamdată aceste descărcări naturale, înțelegerea modului în care respiră roca de sub gheață devine o piesă indispensabilă pentru a anticipa viitorul unei planete în plină transformare.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Un foton care nu ar fi trebuit să ajungă pe Pământ: o explicație îndrăzneață pune sub semnul întrebării relativitatea lui Einstein
Specia noastră a supraviețuit oamenilor de Neanderthal datorită unei diferențe cheie, sugerează un studiu
Un neurocercetător sugerează că, de fapt, creierul uman s-ar putea să nu ia decizii
Un compus din afine ar putea ajuta celulele musculare să ardă excesul de grăsime
