آزاد شدن متان ذخیره‌شده در زیر صفحه یخی گرینلند

متان تولیدشده در رسوبات زیر صفحه‌ی یخی گرینلند به‌وسیله‌ی یخ ذوب‌شده در تابستان، آزاد شده و وارد اتمسفر می‌شود. این موضوع نشان می‌دهد که ذوب یخچال‌های طبیعی می‌تواند منبع مهمی از گازهای گلخانه‌ای باشد. رسوبات زیر یخچال‌ها و صفحات یخ دارای ذخایر کربنی هستند که تحت شرایط خاصی می‌توانند تبدیل به متان شوند. متان یکی از گازهای گلخانه‌ای قوی است.

بااین‌حال، تشکیل و آزاد شدن این متان مولفه‌ای از بودجه‌ی متان قطب شمال است که تاکنون اندازه‌گیری نشده است. در پژوهشی که اخیرا منتشر شده، پژوهشگران سنجه‌های مستقیمی از متان حل‌شده در آب تخلیه‌شده از یک یخچال طبیعی منتهی به زمین در گرینلند را طی فصل تابستان اندازه‌گیری کرده‌اند. این آب که تخلیه‌ی فرایخچالی نام دارد، غنی از متان بوده و مقدار متان آزادشده‌ی آن با مقادیر مربوط‌به رودخانه‌های روی خشکی برابری می‌کرد. این یافته‌ها نشان می‌دهند که تشکیل و تکامل سیستم‌های هیدرولوژیکی زیریخچالی در کنترل چرخه‌ی متان قطب شمال نقش دارد.

غلظت‌های متان اتمسفری در گذشته به‌طور قابل‌توجهی متغیر بوده و سابق بر این، فرض می‌شد که زیر این صفحات یخی و یخچال‌ها زمانی‌که ترکیب مناسبی از رسوبات غنی از کربن، فشار بالا، شرایط دارای اکسیژن کم و دمای پایین موجود باشد، ذخایر بزرگی از متان می‌تواند تشکیل شود.

انتشار سریع این متان طی عقب‌نشینی یخچال ممکن است آغازگر گرمای سریعی باشد اما اینکه آیا در آینده ممکن است چنین انتشاراتی در مقیاس وسیع اتفاق بیفتد یا نه، موردی است که دانشمندان درمورد آن بحث می‌کنند. در پاسخ به این سؤال که آیا رسوبات زیریخچالی به‌عنوان منبعی برای انتشار متان یا به‌عنوان محلی برای رسوب و ذخیره‌ی متان عمل می‌کنند، مشاهدات میدانی شواهد مبهمی را فراهم کرده‌اند.

یخ ذوب‌شده‌ی غنی از رسوبات آزادشده از یخچال طبیعی راسل در گرینلند

در عملیات حفاری هسته‌های یخ در جنوبگان غربی، میکروب‌های تولیدکننده‌ی متان در رسوبات فرایخچالی و زیریخچالی شناسایی شده‌اند اما تجزیه‌و‌تحلیل رسوبات دریاچه‌ای زیریخچالی و رسوبات فرایخچالی قطب جنوب نشان می‌دهد که طی اکسیداسیون باکتری‌ها، تقریبا تمام متان تولیدی مصرف می‌شود و از آزاد شدن آن در اتمسفر جلوگیری می‌شود. این چرخه‌ی باکتریایی متان نشان می‌دهد که سیستم هیدرولوژیکی زیریخچالی می‌تواند به‌عنوان یک محل ته‌نشست متان عمل کند. بنابراین رسوبات زیریخچالی می‌توانند به‌عنوان یک منبع محلی ذخیره‌ی متان عمل کرده و نتایج دیگر مطالعات اخیر در مورد متان زیریخچالی را تأیید می‌کنند. بااین‌حال پژوهشگران نشان می‌دهند که اکسیداسیون میکروبی زیریخچالی متان برای کاهش انتشار این گاز در یک ناحیه‌ی شناحته‌شده‌ی زیریخچالی در گرینلند کافی نیست.

لامارش گاگنوم، پژوهشگر مطالعه، در حال نمونه‌برداری از آب برای انجام تجزیه‌و‌تحلیل متان

به‌نظر می‌رسد سیستم هیدرولوژیکی یخچالی نزدیک حاشیه‌های صفحه‌ی یخی گرینلند برای انتشار متان مناسب است. در فصل زمستان، مقداری از آب‌های ذوب‌شده طی تابستان پیشین در سیستم هیدرولوژیکی زیریخچالی غیرفعال ذخیره می‌شود. پژوهشگران براین باورند که این ذخیره‌ی زمستانی این امکان را به آب ذوب‌شده می‌دهد که ازطریق تعامل با رسوبات در محیطی عاری از اکسیژن، غنی از متان شود. در هنگام بهار، سیستم هیدرولوژیکی زیریخچالی با جریان یافتن آب در شکاف‌ها دوباره فعال می‌شود. این جریان آب موجب افزایش حرکت یخ می‌شود و این امر موجب هجوم آب زیریخچالی غنی از متان به حاشیه‌ی یخ می‌شود. نویسندگان شاهد چندین رویداد تخلیه‌ی آب از سیستم هیدرولوژیکی زیریخچالی بوده‌اند که نشان می‌دهد این رویدادها می‌توانند موجب آزاد شدن متان زیریخچالی شوند. مشاهدات نشان می‌دهند که غلظت‌های متان به‌دنبال تخلیه‌ی فرایخچالی غنی از رسوبات، به حداکثر می‌رسد.

تاثیر حاصل از متان خارج‌شده از زیریخچال‌ها و روند آینده‌ی آن در ارتباط با عقب‌نشینی صفحه‌ی یخی، بستگی به عوامل مشخص‌نشده‌ای دارد. ظرفیت تولید متان و انتشار آن در گرینلند می‌تواند توسط منطقه‌ای که آب در بستر صفحه‌ی یخی جمع می‌شود، محدود شود. میزان رسوبات غنی از کربنی که زیر صفحات یخی و یخچال‌ها قرار گرفته نیز ناشناخته است.

هرگونه افزایش در جریان متان فرایخچالی از گرینلند یا از قطب جنوب احتمالا نیاز به گسترس بلندمدت سیستم‌های هیدرولوژیکی زیریخچالی دارد که بتوانند به‌طور موثری آب ذخیره‌شده را تخلیه کنند. در گرینلند، تخلیه‌ی مؤثر زیریخچالی به‌طور معمول تا حدود ۴۰ کیلومتری از لبه‌ی صفحات یخ گسترش می‌یابد. تولید آب ذوب‌شده‌ی سطحی در گرینلند، در حال تداوم و گسترش است ولی توپوگرافی پایه‌ای صفحه‌ی یخ ممکن است محدودکننده‌ی تخلیه‌ی کارآمد زیریخچالی باشد و طبیعت جریان یخ می‌تواند ارتباطات سطح و بستر را محدود کند.

قطب جنوب دارای مناطق وسیعی از رسوبات زیریخچالی و یخ ذوب‌شده است. افزایش آب سطحی و ارتباطات سطح با بستر در آینده ممکن است موجب افزایش تخلیه‌ی آب زیریخچالی در مناطقی که متان تولید و ذخیره می‌شود، شود. بااین‌حال در صورتی‌که جریان آب آهسته شود یا اگر حوضچه‌های زیریخچالی بزرگ باشند، امکان اکسیداسیون کامل‌تر باکتریایی مهیا می‌شود. در چنین سناریویی انتشار متان زیریخچالی ممکن است تنها محدود به مناطق نزدیک پایانه‌های یخ شود.

این مطالعه مثالی است درمورد اینکه چگونه قلمروهای یخی سیاره‌ی ما می‌توانند با سیستم‌های زمین مجاور به شیوه‌ای مهم و غیرمنتظره در تعامل باشند. مطالعات مدل‌سازی و مشاهده‌ای که توانایی رسوبات زیریخچالی را در تبدیل و ذخیره‌ی متان مشخص می‌کنند و توانایی سیستم هیدرولوژیکی زیریخچالی برای خروج این متان به اتمسفر، گام‌های مهمی به‌سوی بهبود دانش ما از منابع محل ذخیره‌ی متان قطب شمال و برآوردهای دقیق‌تر از تغییرات آینده‌ی آن‌ها هستند.