Таяние многолетней мерзлоты оказалось причиной выбросов древнего термогенного метана

Таяние мерзлоты приводит не только к образованию нового метана вследствие микробного разложения законсервированного органического вещества, но и к высвобождению значительных количеств древнего термогенного метана из нижележащих горных пород. К таким выводам пришли ученые, проанализировав эмиссию метана на севере Сибири в условиях тонких почв, отсутствия болот и слаборазвитого растительного покрова. Они связали быстрое наступление проницаемости слоя мерзлоты и подстилающих ее карбонатов с аномальной жарой в июле 2020 и апреле 2021 годов. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Деградация многолетней мерзлоты связана с глобальным потеплением положительной обратной связью: законсервированное в мерзлоте органическое вещество после оттаивания может быть переработано микробным сообществом, что приводит к эмиссиям парниковых газов, способствующих дальнейшему потеплению климата. Однако это не единственный механизм воздействия многолетней мерзлоты на климат, ведь потепление делает ее слой проницаемым для газов из подстилающих пород, которые могут находиться там в свободном виде или быть связанными в гидраты. Пока вклад такого вида метана в эмиссию из многолетней мерзлоты изучен слабо, но благодаря изотопным сигнатурам стало известно, что метан над Восточно-Сибирским арктическим шельфом имеет именно такое древнее термогенное происхождение.

Николаус Тронцхайм (Nikolaus Froitzheim) из Боннского университета, Ярослав Майка (Jaroslaw Majka) из Уппсальского университета и Дмитрий Застрожнов (Dmitry Zastrozhnov) из Всероссийского научно-исследовательского геологического института имени Карпинского (ВСЕГЕИ) изучили выбросы метана в северной части Сибири. Для исследования они использовали данные открытые онлайн-ресурсы — карту концентраций метана в атмосфере PULSE и базу данных температур и снежного покрова Climate Reanalyzer.

Ученым удалось обнаружить значительные выбросы метана над территориями, покрытыми тонкими почвами с редкой растительностью и практически отсутствующими водно-болотными угодьями. В этих местах эмиссию CH₄ невозможно объяснить микробным разложением почвенного органического вещества или дыханием болот. В то же время выявленные очаги поступления метана в атмосферу совпадают с расположением Енисей-Хатангского прогиба — местом близкого к поверхности залегания палеозойских карбонатов. Эти породы вмещают в себя древний термогенный метан в виде газогидратов.

Авторы исследования предположили, что таяние мерзлоты сделало ее слой проницаемым для газов из нижележащих горных пород: в начале мобилизовались газогидраты на небольшой глубине, а затем это привело к снижению давления на газогидраты более глубокого залегания и открыло им каналы для эмиссии. Подобные процессы происходят в любых трещиноватых породах, но в карбонатах они могут быть наиболее быстрыми за счет сети взаимосвязанных трещин и карстовых полостей. Этим объясняются пики эмиссий метана, возникшие в периоды аномальной жары на севере Сибири в июле 2020 и апреле 2021 года. Ученые отметили, что принятые в нынешнее время представления о связи деградации многолетней мерзлоты и климата недооценивает эмиссию термогенного метана из нижележащих горных пород.

Ранее ученые уже предостерегали о том, что таяние многолетней мерзлоты помешает достижению целей Парижского соглашения, потому что оно не учитывается в эмиссионных бюджетах стран-участников. Математические модели, на которых базируется климатическая политика большинства стран, были разработаны еще до 2020 года, который стал рекордно жарким для Арктики и отличился масштабными природными пожарами и резким таянием многолетней мерзлоты в этом регионе.

Марина Попова