Op de zeebodem, er zijn tal van micro-organismen die een belangrijke rol spelen in de wereldwijde koolstofcyclus. Tot nu, echter, het is niet begrepen in hoeverre geodynamische processen zoals de subductie van oceanische platen deze microbiële activiteit beïnvloeden en, beurtelings, invloed hebben op de koolstofbalans. Een studie uitgevoerd door een internationaal team van onderzoekers, waaronder wetenschappers van het GFZ German Research Center for Geosciences, levert nu nieuw bewijs. Ze boorden tot een diepte van 200 meter in een onderwater-moddervulkaan. Op basis van de teruggevonden monsters, ze ontdekten dat de micro-organismen in het sediment extreem actief zijn en ongeveer 90 procent van het methaan vormen dat uit die diepte vrijkomt. Blijkbaar, de rol van moddervulkanen in de wereldwijde methaancyclus is aanzienlijk onderschat, concluderen de auteurs nu.

Onderwater moddervulkanen bevinden zich op actieve plaatranden, waar oceanische korst onder de continentale korst beweegt - een proces dat subductie wordt genoemd. Waar de zeebodem onder het continent wordt geduwd, de bovenste sedimentlaag wordt aan de voet van het continent afgeschoren en vervolgens samengedrukt door achterblijvend sediment. In dit sedimentpakket de zogenaamde accretiewig, zowel vloeistoffen als materialen met een lagere dichtheid worden vanuit diepere lagen omhoog gedrukt. Dus, moddervulkanen vormen zich op het oppervlak van de zeebodem, bestaande uit dun sediment en water en gassen in plaats van lava.

De onderzoekers onderzochten zo'n vulkaan, gelegen in de Nankai-trog naast Japan, met hulp van het Japanse boorschip Chikyu. Zoals het team van onderzoekers onder leiding van Akira Ijiri van het onderzoekscentrum JAMSTEC meldt, de "berg" KMV #5 stijgt tot tussen de 112 en 160 meter boven de omringende oceaanbodem; alleen in deze regio, er zijn nog 13 moddervulkanen op de bodem van de Stille Oceaan. In de monsters, teruggewonnen uit het sediment tot een diepte van 200 meter diep, ontdekten de onderzoekers, onder andere, heldere fragmenten van gashydraat, d.w.z. een methaan-waterverbinding die, onder bepaalde temperatuur-drukomstandigheden, is noch vloeibaar noch gasvormig, maar solide. Uitgebreide analyse van de chemische samenstelling, de isotopenverhouding, evenals van de biomarkers werd uitgevoerd. GFZ-onderzoeker Jens Kallmeyer en zijn voormalig promovendus Rishi Ram Adhikari maten de enzymactiviteit van hydrogenase. Door deze methode toe te passen kan direct worden aangetoond dat waterstof werd gebruikt voor metabolische reacties die uiteindelijk methaan opleveren.

De resultaten laten zien dat 90 procent van het methaan werd geproduceerd door micro-organismen; slechts een klein deel werd op grote diepte gevormd door alleen chemische processen. Blijkbaar, de microben worden gevoed door vloeistoffen die na subductie door de krachtige sedimenten worden geperst. "Als deze moddervulkanen niet helemaal uniek zijn in de wereld, en daar is helemaal geen aanwijzing voor, dan is de rol van moddervulkanen in de wereldwijde methaancyclus enorm onderschat, " zegt Kallmeyer. "Bovendien, de studie laat zien dat indicatoren voor de vormingsprocessen van methaan - tot nu toe biologisch of chemisch - niet werken in de onderzochte moddervulkaan. Als dit voor anderen geldt, dan moeten de wereldwijde modellen over de oorsprong van atmosferisch methaan worden heroverwogen."

De studie is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .