Havssediment är ett massivt förråd för den kraftfulla växthusgasen metan.

Fångade i havssediment nära kontinenter ligger gamla reservoarer av metan som kallas metanhydrater. Dessa isliknande vatten- och metanstrukturer inkapslar så mycket metan att många forskare ser dem som både en potentiell energiresurs och ett medel för miljöförändringar. Som svar på värmande havsvatten, hydrater kan brytas ned, frigör metangasen. Forskare har varnat för att utsläpp av till och med en del av den gigantiska reservoaren avsevärt kan förvärra pågående klimatförändringar.

Dock, metan fungerar bara som en växthusgas om och när den når atmosfären - ett scenario som bara skulle inträffa om den frigjorda metanen reste från utsläppspunkten vid havsbotten till ytvattnet och atmosfären.

Med det i åtanke, miljövetaren Katy Sparrow '17 (doktorand) gav sig ut för att studera metans ursprung i Ishavet.

"Medan en logisk misstänkt för arktiska metanutsläpp är nedbrytande hydrater, det finns flera andra potentiella metankällor. Vårt mål var att fingeravtrycka källan till metan i Ishavet för att avgöra om gammal metan befriades från havsbotten och om den överlever för att släppas ut i atmosfären, säger Sparrow, som genomförde studien, publicerad i Vetenskapliga framsteg , som en del av sin doktorandforskning vid University of Rochester.

Sparv; hennes rådgivare, John Kessler, docent i jord- och miljövetenskap; och ett team av forskare från universiteten i Rochester, Kalifornien Irvine, Minnesota Duluth, och Colorado Boulder, liksom US Geological Survey och National Oceanic and Atmospheric Administration, genomförde fältarbete strax utanför Alaskas norra sluttning, nära Prudhoe Bay. Sparrow kallar platsen "ground zero" för oceaniska metanutsläpp till följd av uppvärmning av havet. I vissa delar av Ishavet, de grunda regionerna nära kontinenter kan vara en av inställningarna där metanhydrat bryts ner nu på grund av uppvärmningsprocesser under de senaste 15, 000 år. Förutom metanhydrat, kolrik permafrost som är tiotusentals år gammal-och som finns i hela Arktis på land och i havsbotten sediment-kan producera metan när detta material tinar som svar på uppvärmning. Med kombinationen av den aggressiva uppvärmningen i Arktis och de grunda vattendjupen, all frigjord metan har en kort resa från utsläpp vid havsbotten till utsläpp i atmosfären.

Forskarna använde radiokolldatering för att fingeravtrycka ursprunget till metan från sina prover. Genom att använda en teknik som de utvecklat som innebär att man samlar in metan från ungefär tiotusen liter havsvatten per prov, de gjorde en överraskande upptäckt:metan från antikens håll släpps verkligen ut i havet; men väldigt lite överlever för att släppas ut i atmosfären, även på förvånansvärt grunda djup.

"Vi observerar gammal metan som släpps ut från havsbotten till det överliggande havsvattnet, bekräftar tidigare misstankar, "Säger Kessler." Men, vi fann att denna gamla metansignal till stor del försvinner och ersätts av en annan metankälla ju närmare ytvattnet du kommer. "Metan vid ytan är istället från nyligen producerat organiskt material eller från atmosfären.

Även om forskarna inte undersökte i denna studie vad som hindrar metan som släpps ut från havsbotten att nå atmosfären, de misstänker att den bryts ned av mikroorganismer i havet innan den träffar ytvattnet. Mihai Leonte, en doktorand i Kesslers forskargrupp, observerade denna process - där mikrober aggressivt bionedbryter metan när metanutsläppen ökar - i ett papper som publicerades förra året.

"Vi fann att mycket lite gammal metan når ytvatten även på de relativt grunda djupen på 100 fot. Exponentiellt mindre metan skulle kunna nå atmosfären i vatten som är tusentals fot djup i ytterkanten av de grunda haven nära kontinenter, vilket är det område i havet där huvuddelen av metanhydrat är, "Sparrow säger." Våra data tyder på att även om ökande mängder metan frigörs från nedbrytande hydrater när klimatförändringarna fortskrider, katastrofala utsläpp till atmosfären är inte ett inneboende resultat. "

Sparrow och Kesslers resultat om de gamla metankällornas roll överensstämmer med resultaten från deras Rochester -kollega Vasilii Petrenko, docent i jord- och miljövetenskap, som också radiokol daterad metan. Dock, medan Sparrow och Kessler daterade metan som finns i dagens havsvatten, Petrenko radiokolv daterade metan från den gamla atmosfären som bevarades i isen på de arktiska glaciärerna.

"Petrenko och hans medförfattare studerade en händelse med snabb uppvärmning från det förflutna som fungerar som en modern analog, "Sparrow säger." De fann att metanutsläppen från gamla metankällor under denna uppvärmningshändelse var minimal i förhållande till samtida källor som våtmarker. "

Kessler tillägger, "Våra resultat stämmer överens med denna slutsats, visar att gamla metanutsläpp till atmosfären i ett område som upplever några av de största uppvärmningarna idag, är faktiskt ganska liten, särskilt jämfört med mer direkta utsläpp från mänsklig verksamhet. "