Gli idrati di gas sono un composto solido di gas e acqua che hanno una struttura simile al ghiaccio a basse temperature e alte pressioni. Composti di metano e acqua, cosiddetti idrati di metano, si trovano soprattutto in molti margini oceanici, anche nel Mar Nero. Oltre ad un possibile utilizzo come fonte energetica, i depositi di idrato di metano sono oggetto di studio per la loro stabilità, in quanto possono dissolversi al variare della temperatura e della pressione. Oltre alle emissioni di metano, questo può anche avere un impatto sulla stabilità dei pendii sottomarini.

Durante una spedizione di sei settimane con la nave da ricerca tedesca METEOR nell'autunno 2017, un team di MARUM e GEOMAR ha studiato un deposito di idrato di metano nella conoide di acque profonde del Danubio nel Mar Nero occidentale. Durante la crociera, che faceva parte del progetto congiunto SUGAR III "Submarine Gas Hydrate Resources" finanziato congiuntamente da BMWi e BMBF, i depositi di idrati di gas sono stati perforati utilizzando il dispositivo mobile di perforazione del fondale marino MARUM-MeBo200. I risultati delle indagini, che ora sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti, hanno fornito agli scienziati nuove informazioni sui cambiamenti nella stabilità degli idrati di gas.

"Sulla base dei dati delle spedizioni precedenti, abbiamo selezionato due aree di lavoro dove, da una parte, l'idrato di metano e il gas metano libero coesistono nei 50-150 metri superiori della zona di stabilità dell'idrato e, d'altra parte, una frana e infiltrazioni di gas sono state trovate direttamente al bordo della zona di stabilità degli idrati di gas, " spiega il Prof. Dr. Gerhard Bohrmann, capo spedizione di MARUM e coautore dello studio. "Per le nostre indagini abbiamo utilizzato il nostro dispositivo di perforazione MARUM-MeBo200 e abbiamo battuto tutti i precedenti record di profondità con una profondità massima raggiunta di quasi 145 metri".

Oltre ad ottenere campioni, gli scienziati erano, per la prima volta, anche in grado di effettuare dettagliate misurazioni della temperatura in situ fino alla base della stabilità degli idrati di gas sotto il fondo marino. In precedenza, questa linea di base è stata determinata utilizzando metodi sismici, da cui è stato ricavato il cosiddetto "riflettore simulante di fondo" (BSR) come indicatore di tale base. "Però, il nostro lavoro ha ora dimostrato per la prima volta che l'approccio che utilizza il BSR non funziona per il Mar Nero, " spiega il dott. Michael Riedel di GEOMAR, autore principale dello studio. "Dal nostro punto di vista, il limite di stabilità gas-idrato si è già avvicinato alle condizioni più calde nel sottosuolo, ma il gas metano libero, che si trova sempre a questo bordo inferiore, non è ancora riuscito a salire con esso, " Prosegue Riedel. Le ragioni di ciò potrebbero essere attribuite alla bassa permeabilità dei sedimenti, il che significa che il gas metano è ancora "bloccato" laggiù e può salire solo molto, molto lentamente sotto il proprio potere, secondo lo scienziato.

"Però, le nostre nuove analisi dei dati sismici hanno anche mostrato che in alcuni punti il ​​gas metano può sfondare il BSR. Là, un nuovo BSR si sta appena affermando sul "vecchio" riflettore. Questo è nuovo e non è mai stato visto prima, "dice il dottor Matthias Haeckel, coautore dello studio di GEOMAR. "La nostra interpretazione è che il gas può salire in questi luoghi, come le perturbazioni del fondale qui favoriscono il flusso di gas, "Haeckel continua.

"In sintesi, abbiamo trovato una situazione molto dinamica in questa regione, che sembra anche essere correlato allo sviluppo del Mar Nero dall'ultima era glaciale, " dice Michael Riedel. Dopo l'ultimo massimo glaciale (LGM), il livello del mare è aumentato (aumento della pressione), e quando il livello del mare globale salì al di sopra della soglia del Bosforo, l'acqua salata del Mar Mediterraneo è stata in grado di propagarsi nel Mar Nero. Prima di ciò, questo bacino oceanico era fondamentalmente un lago d'acqua dolce. Inoltre, il riscaldamento globale dopo l'LGM ha causato un aumento della temperatura dell'acqua di fondo nel Mar Nero. La combinazione di questi tre fattori:salinità, pressione e temperatura - ha avuto effetti drastici sugli idrati di metano, che si decompongono a causa di questi effetti. L'attuale studio esemplifica i feedback complessi e le scale temporali che inducono i cambiamenti climatici nell'ambiente marino ed è quindi adatto per stimare le conseguenze previste dell'odierno riscaldamento globale più rapido, in particolare sui depositi di idrati di gas dell'Artico.

Il leader della crociera Gerhard Bohrmann riassume:"Alla fine del programma SUGAR-3, la campagna di perforazione con MeBo200 nel Mar Nero ci ha mostrato ancora una volta molto chiaramente quanto velocemente la stabilità dell'idrato di metano nei depositi oceanici cambi anche con le fluttuazioni ambientali."