Для оценки глобального изменения климата важно, чтобы цифровые модели, на которых основаны прогнозы, учитывали все соответствующие источники парниковых газов, одним из которых является метан.

Недавно было обнаружено, что огромное количество этого парникового газа выделяется ледник Solheimajokull в Исландии. Ученые поняли причину и обнаружили, что это явление вызвано тем, что ледник находится в зоне вулканической активности и под ним создает благоприятные условия для бактерий, вырабатывающих метан.

Группа британских и американских ученых во главе с Ребеккой Бернс (Rebecca Burns) из Университета Ланкастера, исследуя состав талых вод, вытекающих из ледника Сульхеймайекюдль (Sólheimajökull), обнаружила значительное обогащение этих вод метаном. В летние месяцы до 41 тонны метана ежедневно переносится талой водой, которая затем выбрасывается в атмосферу. Эти выбросы метана значительно превышают доходы от любых источников подземных вод сопоставимого масштаба (за исключением болот), и, например, почти в 20 раз превышают доходы от газов вулканов Европы вместе взятых.

Задачей ученых было выяснить происхождение метана в талые воды ледника, Solheimajokull и объяснить, какие процессы там. Полевые работы проводились в течение 5 лет — с 2013 по 2017 годы. Сначала авторы сравнили состав подледных (вытекающих из-под ледника) вод с водами внешних источников в районе, водами прогляциальных озер (озер, оставшихся на месте отступающих ледников). прогляциальные озера), а также Супра-ледниковых вод (вод, стекающих по поверхности ледника), и убедился, что повышенное содержание метана характерно только для подледных потоков. В образцах окружающих пород и почв метана не обнаружено.

Эти образцы воды были изучены с помощью изотопной масс-спектрометрии для определения соотношения изотопов одного и того же элемента, что может указывать на происхождение вещества образца. Например, по соотношению изотопов углерода 12С / 13С и водорода 2Н / 1Н (дейтерий — протий) в метане, поступающем в атмосферу, можно определить источник метана по так называемой характеристической изотопной сигнатуре (изотопной сигнатуре) — удельному соотношению различных изотопов. В частности, для биогенного метана, значения δ13c (13С/12С изотопной подписи отклонения от нормативных образцов подписей, выраженное в промилле) лежат в диапазоне от -50‰ до -110‰, и δd (отклонение коэффициент 2ч/1ч от так называемой водяной стандарт, см. Венскую стандарт означает морской воды) — в диапазоне от -170‰ до 531‰. Геогенный (образующийся в геологических процессах) метан обычно обогащается, по сравнению с биогенным, изотопами 13C и 2H соответственно.

Результаты анализа четко указывают на биогенное происхождение CH4 в подледных водах. Для риса. 2 хорошо видно, что все пробы подледных вод попадают в зону биогенных процессов метанообразования. Все остальные пробы воды, взятые в ходе исследования, находились в области естественных геологических процессов, то есть имели геогенную природу.
Рис. 2. Схема изотопных значений углерода и дейтерия метана из различных источников

Рис. 2. Диаграмма изотопных значений углерода и дейтерия метана из разных источников. Кружками обозначены пробы из прогляциальных озер; квадратами-талые и родниковые воды из открытых источников; белыми ромбами — подледные воды; темными ромбами — пограничный сток с ледников; большими крестами — дренажные воды; малыми крестиками (Соединенными на диаграмме пунктирной линией) — результаты анализа метана, полученные в лаборатории. Рисунок из обсуждаемой статьи в научных докладах

Особенностью Soulheimajökull ледник, расположенный на юге Исландии, является то, что его верхняя часть находится выше активный вулкан Катла, и язык-вниз по долине (рис. 3).
Рис. 3. Карта окрестностей вулкана Катла

Рис. 3. Карта местности вулкана Катла. Кальдеры вулканов обозначены линией с направленными внутрь ударами. Оранжевая заливка показывает места предыдущих извержений этого вулкана. Места извержения вулкана Эйяфьятлайекюдль в 2010 году отмечены жирными красными метками. Ледник солхеймайекюдль (sólheimajökull) расположен в нижней левой части карты. Карта с сайта strokkur.раунвис.привет.есть

Вулкан Катла извергается примерно раз в 80-100 лет. В период между извержениями в зоне активности вулкана продолжают выделяться горячие газы, прогревающие ледник снизу. Из-за этого у основания ледника образуется гидрологический слой, в котором в условиях постоянного нагрева активно развиваются бактерии, выделяющие метан.

В открытых водоемах, формирование биогенного метана обычно компенсируется окислением метана кислородом с образованием углекислого газа (который выделяется в атмосферу) и воды. В случае ледяной гидросистемы непроницаемый ледовый покров препятствует проникновению атмосферного кислорода в гидрологическую зону, метан не окисляется, а выносится на поверхность из-под ледника вместе с талыми водами, где он уже выбрасывается в атмосферу. Следует отметить, что парниковый потенциал метана-в 28 раз выше, чем углекислого газа.

В случае ледника в зоне вулканической активности, ложе (основание) ледника имеет идеальные условия для производства метана. В то же время сам вулкан не является источником метана, но обеспечивает условия, позволяющие микроорганизмам процветать. Кроме того, вулканические газы создают восстановительную среду по всей гидравлической системе, в которой метан хранится в неокисленном состоянии. Если она вступает в такую замену в среду, теряют свой окислительный потенциал даже те поверхностные (надледниковые) воды, которые просачиваются вниз через толщу ледника.

Материалы по теме:

CES 2019: Человекоподобный робот, который будет жить в твоём доме
Высокотехнологичное предприятие Ubtech прославилась благодаря созданию обучающихся ботов. Но на этом корпорация не остановилась, а наоборот – продолжила разработку «умных» роботов. На CES 2019 ...
На что способен убийца компьютеров от Apple
После выхода первого iPhone Стив Джобс объявил о начале пост-PC эры, которая будет отмечена смертью персональных компьютеров и их заменой мобильными устройствами. Однако спустя 10 ...
Российские ученые нашли способ отличить дорогую рыбу от дешевой
Выявить случаи продажи дешевого рыбного филе под видом дорогостоящих фрагментов тканей в скором времени можно будет и в нашей стране. Благодаря так называемому молекулярному штрих-коду ...
Физики открыли новую Теорию всего
Физики из Института гравитационной физики им. Макса Планка (Германия) и Варшавского университета (Польша) расширили стандартную модель физики частиц, включив в нее гравитацию. Новая теоретическая конструкция, ...
Игровой смартфон Huawei Honor Play запускается в Юго-Восточной Азии
Игровой смартфон Huawei Honor Play Honor, дочерний смартфон Huawei, официально запустила свой игровой смартфон Honor Play в Малайзии, Сингапуре и на ...