Nei fondali marini, sono numerosi i microrganismi che svolgono un ruolo importante nel ciclo globale del carbonio. Fino ad ora, però, non è stato compreso fino a che punto i processi geodinamici come la subduzione delle placche oceaniche influenzino questa attività microbica e, a sua volta, incidere sul bilancio del carbonio. Uno studio condotto da un team internazionale di ricercatori, tra cui scienziati del Centro di ricerca tedesco per le geoscienze GFZ, ora fornisce nuove prove. Hanno perforato fino a una profondità di 200 metri in un vulcano di fango sottomarino. Sulla base dei campioni recuperati, hanno scoperto che i microrganismi nel sedimento sono estremamente attivi e formano circa il 90% del metano rilasciato da quella profondità. Apparentemente, il ruolo dei vulcani di fango nel ciclo globale del metano è stato significativamente sottovalutato, gli autori ora concludono.

I vulcani di fango sottomarini si trovano ai margini delle placche attive, dove la crosta oceanica si muove sotto la crosta continentale, un processo chiamato subduzione. Dove il fondo del mare è spinto sotto il continente, lo strato di sedimento superiore viene rasato ai piedi del continente e viene quindi compresso dal sedimento finale. In questo pacchetto di sedimenti, il cosiddetto cuneo di accrescimento, i liquidi così come i materiali con una densità inferiore sono spinti verso l'alto dagli strati più profondi. Così, vulcani di fango si formano sulla superficie del fondo marino che comprende sedimenti sottili, acqua e gas invece di lava.

I ricercatori hanno esaminato un tale vulcano, situato nel canale di Nankai accanto al Giappone, con l'aiuto della nave di perforazione giapponese Chikyu. Come riporta il team di ricercatori guidato da Akira Ijiri del Centro di ricerca JAMSTEC, la "montagna" KMV n. 5 si eleva tra 112 e 160 metri sopra il fondale oceanico circostante; solo in questa regione, ci sono altri 13 vulcani di fango sul fondo del Pacifico. Nei campioni, recuperato dal sedimento fino a una profondità di 200 metri, i ricercatori hanno scoperto, tra l'altro, frammenti luminosi di idrato di gas, cioè un composto metano-acqua che, in determinate condizioni di temperatura-pressione, non è né liquido né gassoso, ma solido. Analisi approfondita della composizione chimica, il rapporto isotopico, così come dei biomarcatori è stata effettuata. Il ricercatore della GFZ Jens Kallmeyer e il suo ex studente di dottorato Rishi Ram Adhikari hanno misurato l'attività enzimatica dell'idrogenasi. L'applicazione di questo metodo consente la dimostrazione diretta che l'idrogeno è stato utilizzato per reazioni metaboliche che alla fine producono metano.

I risultati mostrano che il 90% del metano è stato prodotto da microrganismi; solo una piccola parte si è formata a grande profondità attraverso i soli processi chimici. Ovviamente, i microbi sono alimentati da fluidi pressati attraverso i potenti sedimenti dopo la subduzione. "Se questi vulcani di fango non sono del tutto unici al mondo, e non c'è alcuna indicazione per questo, quindi il ruolo dei vulcani di fango nel ciclo globale del metano è stato massicciamente sottovalutato, "dice Kallmeyer. "Inoltre, lo studio mostra che gli indicatori per i processi di formazione del metano - fino ad oggi biologici o chimici - non funzionano nel vulcano di fango indagato. Se questo vale per gli altri, allora i modelli globali sull'origine del metano atmosferico devono essere ripensati».

Lo studio è pubblicato su Progressi scientifici .