Sotto il freddo, Nelle oscure profondità dell'Oceano Artico si trovano vaste riserve di metano. Questi negozi riposano in un delicato equilibrio, stabile come un solido chiamato idrati di metano, a pressioni e temperature molto specifiche. Se quell'equilibrio viene ribaltato, il metano può essere rilasciato nell'acqua sovrastante ed eventualmente raggiungere l'atmosfera. Nella sua forma gassosa, il metano è uno dei gas serra più potenti, riscaldando la Terra circa 30 volte in modo più efficiente dell'anidride carbonica. Comprendere le possibili fonti di metano atmosferico è fondamentale per prevedere con precisione i futuri cambiamenti climatici.

Nell'Oceano Artico oggi, le calotte glaciali esercitano una pressione sul terreno sottostante. Quella pressione si diffonde fino al fondo del mare, controllare la precaria stabilità dei sedimenti del fondo marino. Ma cosa succede quando le calotte glaciali si sciolgono?

Nuova ricerca, pubblicato oggi in Geologia , indica che durante gli ultimi due periodi globali di scioglimento del ghiaccio marino, la diminuzione della pressione ha innescato il rilascio di metano dalle riserve interrate. I loro risultati dimostrano che come il ghiaccio artico, come la calotta glaciale della Groenlandia, si scioglie, un rilascio simile di metano è probabile e dovrebbe essere incluso nei modelli climatici.

Pierre-Antoine Dessandier, uno scienziato post-dottorato presso l'Università Artica della Norvegia, e i suoi coautori erano interessati a due periodi circa 20 mila anni fa (ka), noto come l'ultimo massimo glaciale (LGM), e 130 ka, nota come deglaciazione Eemiana. Poiché l'Eemian aveva meno ghiaccio ed era più caldo dell'LGM, è più simile a quello che sta vivendo l'Artico oggi, fungendo da buon analogo per i futuri cambiamenti climatici.

"L'episodio più antico registrato (Eemian) è molto importante perché è stato un forte interglaciale nell'Artico, con caratteristiche climatiche molto simili a quanto sta accadendo oggi, " Ha detto Dessandier. "L'idea con l'Eemian interglaciale è di... confrontarla con ciò che potrebbe accadere in futuro. L'emissione di metano dal fondo marino è importante da considerare per modellare le stime spaziali del clima futuro".

Per tenere traccia del rilascio di metano passato, Dessandier misurò gli isotopi del carbonio (molecole di carbonio con composizioni leggermente diverse) nei gusci di minuscoli abitanti dell'oceano chiamati foraminiferi. Poiché i foraminiferi costruiscono i loro gusci utilizzando gli ingredienti dell'acqua che li circonda, il segnale di carbonio nei gusci riflette la chimica dell'oceano mentre erano in vita. Dopo che muoiono, quelle conchiglie sono conservate nei sedimenti del fondo marino, costruendo lentamente un record che abbraccia decine di migliaia di anni.

Per raggiungere quel record, Dessandier e la squadra avevano bisogno di perforare un profondo nucleo al largo della costa occidentale delle Svalbard, un arcipelago norvegese nell'Oceano Artico. Il team ha raccolto due nuclei:un nucleo di riferimento di 60 metri, che usavano per datare e correlare la stratigrafia, e un nucleo di 22 metri che attraversa le deglaciazioni LGM e Eemian. Il sito per il nucleo di 22 metri è stato scelto in base alla sua caratteristica "pockmark", segnando dove il gas è uscito violentemente in passato, e massicce rocce carbonatiche che si formano dove il metano fuoriesce ancora oggi.

Gli isotopi di carbonio dei gusci microscopici nel nucleo lungo hanno rivelato molteplici episodi di rilascio di metano, che i geochimici riconoscono dai loro distinti picchi nel record. Poiché il metano sta ancora filtrando dai sedimenti, Dessandier doveva assicurarsi che il segnale non provenisse da interferenze moderne. Ha confrontato i valori degli isotopi di carbonio dei gusci con le misurazioni fatte dai suoi colleghi sui minerali di carbonato che si sono formati all'esterno dei gusci, dopo la morte dei foraminiferi, quando l'emissione di metano era più intensa.

Il record isotopico ha mostrato che quando il ghiaccio si scioglieva e la pressione sul fondo del mare diminuiva, il metano è stato rilasciato a scatti violenti, filtra lenti, o, molto probabilmente, una combinazione di entrambi. Quando il ghiaccio scomparve completamente, alcune migliaia di anni dopo, le emissioni di metano si erano stabilizzate.

Quanto metano alla fine è arrivato nell'atmosfera, che è ciò che contribuirebbe all'effetto serra, rimane incerto. Parte del problema nella quantificazione sono le comunità microbiche che vivono sul fondo del mare e nell'acqua, e che usano il metano per sopravvivere.

"Per i microbi, è un'oasi. È fantastico, " Dessandier ha detto. "Così crescono come matti, e alcune specie producono metano e altre lo consumano." Questa attività complica la registrazione dettagliata del carbonio del nucleo. Nei sedimenti, una comunità vivace con un sacco di riciclaggio di metano potrebbe sovrastampare il segnale originale; nella colonna d'acqua, dove i nutrienti possono essere meno abbondanti, il metano potrebbe essere divorato o trasformato in anidride carbonica prima che raggiunga l'atmosfera.

Nonostante le moderne complicazioni, il team ha individuato due rilasci di metano associati al ritiro dei ghiacci, come ipotizzano possa accadere oggi. La parte migliore per Dessandier è stata scoprire strati di enormi bivalvi nei nuclei che, sulla base di osservazioni moderne da veicoli telecomandati, può indicare una perdita di metano. "È stato molto interessante per noi osservare questi stessi tipi di strati all'LGM e all'Eemian, " ha detto. "Ha confermato ciò che pensavamo all'inizio, con un fondale ricco di metano che permette a questa comunità di svilupparsi... Possiamo dire che questi eventi sono molto simili, con processi simili che si verificano durante entrambi i periodi di riscaldamento. Quindi questo è qualcosa da considerare per il nostro attuale riscaldamento. Potrebbe succedere di nuovo".