Ocean Arktyczny skrywał tajemniczy mechanizm. Naukowcy nie mają złudzeń

Zespół badaczy na łamach Nature Geoscience opublikował wyniki badań, które mogą zmienić nasze rozumienie wpływu Arktyki na klimat całej planety. Naukowcy twierdzą, że Ocean Arktyczny był niegdyś potężnym źródłem gazów cieplarnianych, a zmiany w jego chemii mogły uruchomić gwałtowne ocieplenie Ziemi.

Metan jest drugim najpotężniejszym gazem cieplarnianym po dwutlenku węgla i znacznie skuteczniej zatrzymuje ciepło w atmosferze. Od 2020 roku jego stężenie wzrasta w tempie około 10 części na miliard rocznie – ponad dwukrotnie szybciej niż dwutlenku węgla. Jednak wciąż niewiele wiadomo o tym, jak cykl metanu będzie reagował na dalsze ocieplanie planety.

Ślady katastrofy sprzed 56 milionów lat

Aby przewidzieć przyszłość, naukowcy sięgnęli do przeszłości — a dokładnie do okresu znanego jako paleoceńsko-eoceńskie maksimum termiczne (PETM), które miało miejsce około 56 milionów lat temu. Wtedy nastąpiło jedno z najbardziej gwałtownych ociepleń w historii Ziemi, spowodowane potężnym zaburzeniem cyklu węglowego.

Zespół badawczy analizował 15-metrowy rdzeń osadów morskich wydobyty z dna Oceanu Arktycznego podczas ekspedycji Arctic Coring Expedition, prowadzonej w ramach Zintegrowanego Programu Wiercenia Oceanicznego. Osady sięgały czasów sprzed 66 milionów lat i obejmowały zarówno okres gwałtownego ocieplenia, jak i późniejszej stabilizacji klimatu.

Z próbek osadów naukowcy wyizolowali cząsteczki organiczne, czyli biomarkery i zbadali ich skład izotopowy, aby ustalić, jakie mikroorganizmy żyły wtedy w Arktyce i czym się odżywiały. Okazało się, że w czasie PETM doszło do dramatycznej zmiany w ekosystemie mikrobów trawiących metan.

Arktyka „wypuściła” metan. Przepełniony biofiltr i nowy cykl gazów

Zanim nastąpiło ocieplenie PETM, metan wytwarzany był głęboko pod powierzchnią dna oceanicznego i był pochłaniany przez mikroorganizmy wykorzystujące siarczany do oddychania — proces ten znany jest jako beztlenowe utlenianie metanu (AOM).

Podczas PETM jednak biomarkery tych mikrobów znacząco zanikły.

Naukowcy doszli do wniosku, że w tamtym czasie w oceanach stężenie siarczanów było znacznie niższe, przez co mikroby AOM nie były w stanie pochłaniać metanu w dotychczasowym tempie. „Ogromny napływ metanu w okresie PETM mógł przepełnić osadowy biofiltr AOM, uwalniając metan do wody morskiej” – napisali autorzy badania.

Kiedy metan przedostał się do słupa wody, jego rozkładem zajęły się inne mikroorganizmy – te, które zużywają tlen w procesie zwanym tlenowym utlenianiem metanu (AeOM). W efekcie Arktyka mogła stać się źródłem dwutlenku węgla, pogłębiając ocieplenie i zakwaszenie oceanów.

Proces AeOM nie tylko uwalnia dwutlenek węgla, ale również zużywa tlen, tworząc warunki sprzyjające rozwojowi organizmów beztlenowych. Te dodatkowo ograniczają zasoby siarczanów, uruchamiając błędne koło przemian klimatycznych.

Czy Arktyka znów stanie się źródłem gazów cieplarnianych?

– Uważamy, że jest to możliwe i bardzo prawdopodobne – powiedział Bumsoo Kim, geochemik organiczny z Centrum Kosmicznego im. Johnsona NASA, główny autor badania. – Ocean Arktyczny staje się cieplejszy i coraz bardziej słodki, co prowadzi do większego zużycia tlenu i może napędzać podobne zmiany w cyklu metanowym – dodał Kim w rozmowie z portalem Live Science.

Nie wszyscy jednak podzielają te obawy. – Czynniki, które w przeszłości sprawiły, że Arktyka stała się źródłem gazów cieplarnianych mogą nie mieć bezpośredniego przełożenia na dzisiejsze warunki – zaznacza Sandra Kirtland Turner, paleoklimatolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside. Podkreśla też, że dzisiejsze oceany są chemicznie inne i bardziej połączone ze sobą niż w czasach PETM.

Czytaj też:
Pod lodami Antarktydy odkryto setki ukrytych jezior. Naukowcy w szokuCzytaj też:
Oceaniczny mechanizm na skraju załamania. Skutki odczuje cały świat