Группа ученых под руководством исследователя из Университета Брауна разработала новый метод мониторинга того, как глубоководные залежи метана превращаются в газ и поднимаются к морскому дну в объемах, которые ранее были слишком малы для обнаружения.

Исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, показывает, что окаменелости одноклеточных организмов, называемых бентическими фораминиферами из порядка Miliolida, обладают уникальной способностью служить ресурсом для такого мониторинга, поскольку они могут регистрировать как местоположение, так и время, когда кристаллизованный метан проходит - даже в небольших количествах - через процесс, известный как диссоциация гидрата метана. Это когда метан, похожий на лед, находящийся под морским дном, превращается в газ и поднимается вверх.

В своем исследовании ученые на основе анализа 372 отдельных окаменелостей Miliolida показали, что эти ранее не зарегистрированные события диссоциации происходили в Бенгальском заливе в северной части Индийского океана в течение последних 1,5 миллионов лет, но они были слишком малы, чтобы обнаружить их по обычным признакам диссоциации гидратов. Анализ показывает, что события диссоциации в значительной степени были вызваны все более теплыми водами в регионе.

Вместе взятые, полученные результаты подчеркивают влияние, которое изменение климата может оказывать на древние месторождения метана, и показывают, что гидраты переходят из твердой фазы, похожей на лед, в газовую чаще, чем считалось ранее.

"Если посмотреть на другие буровые площадки вокруг изучаемой нами территории, то записи показывают только два события диссоциации метана за последний миллион лет", - сказал Стивен Клеменс, профессор геологических наук в Брауне и ведущий автор исследования. Здесь мы видим это практически повсеместно, если смотреть в таких малых масштабах, особенно во времена, когда климат Земли находился в теплой фазе". Очевидно, что метан гораздо быстрее и чаще переходит из ледяной фазы в растворенную, чем мы могли обнаружить ранее".

Исследовательская группа заявила, что данное исследование является первым, в котором документально подтверждено, что три конкретных вида фораминифер Miliolida - Pyrgo spp., Quinqueloculina spp. и Spiroloculina spp.- регистрируют мелкомасштабные события диссоциации. Анализ других видов фораминифер, собранных исследователями во время экспедиции в Индийский океан в 2015 году, показал, что в отличие от Miliolida, они не обнаруживают эти мелкомасштабные события диссоциации.

Крупные события диссоциации, как правило, легко обнаружить. Они сохраняются в отложениях и обнаруживаются по образованию и присутствию крупных карбонатных конкреций и хемосинтетического сообщества организмов, которые развиваются в местах выделения метана.

"Когда происходит большое событие растворения, метан пузырьками поднимается через морское дно, и развиваются хемосинтетические сообщества, подобные тем, которые были обнаружены на срединно-океанических хребтах в 1970-х годах. Эти сообщества включают организмы от микробов до крупных моллюсков", - сказал Клеменс.

"Когда такие сообщества обнаруживаются в отложениях, это означает, что диссоциация гидратов была очень активной. Вопрос в том, как мы можем обнаружить такие события, которые не настолько сильны, чтобы выражаться в этих осаждающихся карбонатах и макробиологических сообществах? Именно этим, похоже, и занимаются эти маленькие фораминиферы. Они регистрируют эти краткосрочные, менее сильные события".

По словам Клеменса, проведенный группой анализ показывает, что причиной диссоциации, скорее всего, является потепление придонных вод, что делает полученные результаты особенно значимыми в связи с тем, как быстро в последние годы потеплели океаны Земли.

Гидраты метана считаются активной темой исследований, часто вызывая широкий научный интерес к происходящим вокруг них событиям. Существует множество работ, оценивающих их как энергетический ресурс, а другие - как фактор, способствующий образованию парниковых газов, когда они высвобождаются в достаточных количествах и попадают из отложений в атмосферу.

Исследователи говорят, что небольшие события, которые они изучали, не обязательно являются причиной для беспокойства, потому что множество организмов в отложениях и океанских водах питаются метаном, поглощая его до того, как он попадет в атмосферу. Однако если потепление произойдет слишком быстро, биологические сообщества могут не успеть развиться достаточно быстро, чтобы справиться со всем этим.

Это вызовет выброс метана в атмосферу, что приведет к ускоренному парниковому потеплению. По словам исследователей, наиболее вероятно, что это произойдет на мелководье арктических регионов, где воды прогреваются особенно быстро.

Исследовательская группа наткнулась на это открытие о диссоциации гидратов метана в значительной степени случайно. Они собрали керны, которые исследовали, во время буровой экспедиции 2015 года в Бенгальском заливе на борту исследовательского судна JOIDES Resolution. Работая над данными для исследования прошлых муссонов Южной Азии, команда заметила аномалии в некоторых видах бентических фораминифер, но отложила их для дальнейшего анализа до завершения исследования, которое они изначально планировали провести.
Полученные результаты открыли ряд вопросов, в которых исследователи надеются когда-нибудь разобраться, например, учитывают ли фораминиферы Miliolida сигнал метана, пока они живы, и регистрируют ли они подобные события не только в тех местах, которые они изучали, но и по всему миру.