Frigjort metan kan passera förbi naturens skyddande filter

Varmare hav kan leda till att stora mängder metan frigörs från havsbottnarna, vilket kan förstärka klimatuppvärmningen. I en ny studie utvecklas en metod för att förstå mikroorganismers roll vid ökande utsläpp av metan från havsbottnar.

Enorma mängder av den kraftfulla växthusgasen metan finns inlagrade i våra havsbottnar i en isliknande form som kallas metanhydrat. I över tre decennier har forskare framhållit att varmare hav kan leda till att naturligt förekommande metanhydrat smälter och att stora mängder metan plötsligt kan frigöras och släppas ut från havsbottnarna. Detta kan i sin tur förstärka den pågående klimatuppvärmningen, om metanet når atmosfären. Metanhydrat förekommer i huvudsak i sediment på havsdjup av flera hundra meter. När haven värms upp och metanhydrater smälter antas dock en stor del av det frigjorda metanet konsumeras av mikroorganismer, det ”mikrobiella filtret”, innan det ens når ut i havet.

Det finns kunskapsluckor kring de processer som styr metanutsläpp från våra havsbottnar. En viktig frågeställning handlar om huruvida den redan pågående klimatuppvärmningen kan leda till en så snabb frigörelse av metan, så att det överrumplar och passerar förbi det naturliga mikrobiella filtret.

I en ny studie som publiceras i Communications Earth and Environment har Christian Stranne och kollegor från Stockholms universitet och Linnéuniversitetet utvecklat och kombinerat en ny datormodell som beskriver filtrets biologiska beteende med en modell som beskriver havssedimentens fysiska beteende. Den fysiska delen tar med processer som till exempel hur sprickor bildas i sedimenten när metanhydrat smälter, genom vilka metan effektivt kan transporteras mot havsbottnen och ut i havet.

– Det mikrobiella filtret lever och består av mikroorganismer som äter metan. Vår forskning visar att filtrets kapacitet att konsumera metan inte hinner anpassas tillräckligt snabbt om mängden metan ökar hastigt, säger Christian Stranne, biträdande lektor vid Institutionen för geologiska vetenskaper, Stockholms universitet.

Christian Stranne förklarar:
– Föreställ dig att mängden metan som transporteras genom sedimenten plötsligt ökar drastiskt. Detta är något vi kan förvänta oss om haven fortsätter att värmas upp i vissa områden där metanhydrat finns inlagrat i sedimenten. Det kan ta många årtionden innan det naturliga mikrobiella filtret har ställt in sig och byggt upp sin kapacitet att konsumera metan. Vår studie visar att under den tiden, innan filtret ställt in sig, kan stora mängder metan släppas ut från våra havsbottnar. Filtret förväntas gå från att från att ta hand om cirka 90 procent av metanet idag till mindre än 5 procent under en hundraårsperiod, om uppvärmningen av haven sker i en takt snabbare än 1 °C per 100 år.

Trots detta tidsfönster, då filtrets förmåga att konsumera metan är kraftigt begränsat, så finns det ytterligare mikrobiella processer i havet som bryter ner det metan som släpps ut från havsbottnen. Dessa processer gör det i princip omöjligt för större mängder av det frigjorda metanet från djupa havsområden att nå atmosfären – men de metoder som presenteras i den här studien kan också tillämpas på grunda havsområden där en stor del av det metan som släpps ut förväntas nå atmosfären.

– Vår studie visar att man inte kan förlita sig på att mikroorganismer i sedimenten kommer att ta hand om problemet, säger Christian Stranne och fortsätter:
– Metanhydrater utgör ett enormt kolförråd i klimatsystemet, så det är av stor vikt att vi studerar och lär oss hur det påverkas och eventuellt interagerar med klimatförändringar på långa och, som är fallet i den här studien, relativt korta tidsskalor.

Men uppvärmningstakten har stor betydelse:
– Våra resultat tyder på att om havet värms upp i en takt väsentligt långsammare än 1 °C per 100 år så kan filtret hänga med i utvecklingen och förbli effektivt. Tyvärr ser vi dock högre uppvärmningstakter än så i vissa havsområden, säger Christian Stranne.

Studien finansierades av Vetenskapsrådet.

Referens: Christian Stranne, Matt O’Regan, Wei-Li Hong, Volker Brüchert, Marcelo Ketzer, Brett F. Thornton, & Martin Jakobsson, (2022) ”Anaerobic oxidation has a minor effect on mitigating seafloor methane emissions from gas hydrate dissociation, Communications Earth & Environment. https://doi.org/10.1038/s43247-022-00490-x

Kontakt:
Christian Stranne, e-post christian.stranne@geo.su.se, telefon 0706 476154