De ontdekking van de eerste actieve methaansijpeling in Antarctica geeft wetenschappers nieuw inzicht in de methaancyclus en de rol die methaan in deze regio kan spelen bij het opwarmen van de planeet.

Een methaansijpeling is een locatie waar methaangas ontsnapt uit een ondergronds reservoir en in de oceaan. Methaansijpeling is gevonden in de oceanen van de wereld, maar degene die in de Rosszee werd ontdekt, was de eerste actieve sijpeling die op Antarctica werd gevonden, zei Andrew Thurber, een mariene ecoloog aan de Oregon State University.

"Methaan is het op één na meest effectieve gas bij het opwarmen van onze atmosfeer en Antarctica heeft enorme reservoirs die zich waarschijnlijk zullen openen als ijskappen zich terugtrekken als gevolg van klimaatverandering, " zei Thurber. "Dit is een belangrijke ontdekking die kan helpen een groot gat te vullen in ons begrip van de methaancyclus."

De bevindingen van de onderzoekers zijn vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de Royal Society B . Co-auteurs zijn Sarah Seabrook en Rory Welsh, die tijdens de expedities afgestudeerde studenten waren aan OSU. Het onderzoek werd ondersteund door de National Science Foundation.

Methaan is een broeikasgas dat 25 keer krachtiger is dan koolstofdioxide bij het opwarmen van de planeet. Het meeste methaan in het oceaanwater en sediment wordt uit de atmosfeer gehouden door microben die het consumeren.

Thurber en zijn collega's ontdekten dat de microben rond de Antarctische sijpeling fundamenteel anders zijn dan die elders in de oceanen van de wereld. Dit helpt onderzoekers de methaancycli beter te begrijpen en de factoren die bepalen of methaan de atmosfeer zal bereiken en zal bijdragen aan verdere opwarming, zei Thurber.

De Rosszee is ontdekt in een gebied dat wetenschappers al meer dan 60 jaar bestuderen. maar de sijpeling was niet actief tot 2011, zei Thurber, een assistent-professor in Oregon State's College of Earth, Oceaan, en Atmosferische Wetenschappen en de afdeling Microbiologie van het College of Science.

Een uitgebreide microbiële mat, ongeveer 70 meter lang en een meter breed, gevormd op de zeebodem ongeveer 10 meter onder het bevroren oceaanoppervlak. deze matten, die worden geproduceerd door bacteriën die in een symbiotische relatie met methaanconsumenten bestaan, zijn een veelbetekenende indicatie van de aanwezigheid van een sijpeling, zei Thurber.

"De microbiële mat is het verkeersbord dat hier een methaan sijpelt, "Zei Thurber. "We weten niet waardoor deze sijpels zijn ontstaan. We hadden wat stom geluk nodig om een ​​actieve te vinden, en we hebben het."

Thurber was toevallig in 2012 op Antarctica toen een andere onderzoeker hem vertelde over een "microbiële waterval" en vond dat hij daar naar moest kijken. Thurber kon de aanwezigheid van de sijpel bevestigen, verzamel monsters en analyseer de sijpeling en zijn omgeving. Toen hij in 2016 terugkeerde naar de site om verder onderzoek te doen, hij ontdekte ook een tweede sijpeling in de buurt.

Er wordt aangenomen dat Antarctica maar liefst 25 procent van het mariene methaan van de aarde bevat. Het hebben van een actieve sijpeling om te studeren geeft onderzoekers een nieuw begrip van de methaancyclus en hoe dat proces op Antarctica kan verschillen in vergelijking met andere plaatsen op de planeet, zei Thurber.

Bijvoorbeeld, onderzoekers hebben ontdekt dat het meest voorkomende type microbe dat methaan consumeert vijf jaar nodig had om op de insijpelingsplaats te verschijnen en zelfs toen consumeerden die microben niet al het methaan, zei Thurber. Dat betekent dat er wat methaan vrijkomt en zich waarschijnlijk een weg baant naar de atmosfeer.

Door de site over een periode van vijf jaar te bestuderen, konden onderzoekers zien hoe microben reageren op de vorming van een sijpel, zei Seabrook, die haar doctoraat behaalde aan OSU en nu een postdoctoraal onderzoeker is aan het National Institute of Water and Atmospheric Research in Wellington, Nieuw-Zeeland.

"Wat echt interessant en opwindend was, was dat de microbiële gemeenschap zich niet ontwikkelde zoals we hadden voorspeld op basis van andere methaanlekken die we over de hele wereld hebben bestudeerd, " ze zei.

Onderzoekers hadden aangenomen dat microben heel snel zouden moeten reageren op veranderingen in de omgeving, maar dat werd niet weerspiegeld in wat het team van OSU op Antarctica zag, zei Thurber.

"Om toe te voegen aan het mysterie van de Antarctische sijpelt, de microben die we vonden waren degene die we het minst verwachtten te zien op deze locatie, " zei hij. Er kan een opeenvolgingspatroon zijn voor microben, waarbij bepaalde groepen het eerst aankomen en de groepen die het meest effectief zijn in het eten van methaan later aankomen.

"We hebben nooit de kans gehad om een ​​sijpeling te bestuderen terwijl deze zich vormt of een in Antarctica, door deze ontdekking kunnen we nu ontdekken of sijpels gewoon anders functioneren op Antarctica of dat het jaren kan duren voordat de microbiële gemeenschappen zijn aangepast, ' zei Thurber.

"Dieren op Antarctica zijn heel anders dan elders in de wereld, aangezien het continent al meer dan 30 miljoen jaar gescheiden is van de rest van de wereld - een lange tijd voor evolutie om te handelen, " zei hij. "Dat heeft geresulteerd in een opmerkelijke diversiteit aan fauna die we alleen daar vinden. Dat kan ook bijdragen aan de verschillen in microben daar."

Het is belangrijk om te begrijpen hoe methaan sijpelt in deze omgeving, zodat onderzoekers die verschillen kunnen gaan incalculeren in modellen voor klimaatverandering, zei Thurber. Hij hoopt terug te keren naar de site om de evolutie ervan te volgen en verder onderzoek te doen.