Verdens dybeste gashydratkilde fundet i Grønlandshavet – derfor er det vigtigt

Dybt under Grønlandshavet bobler noget op, der både fascinerer og vækker bekymring: en skjult kilde af frosset energi.

Mere end tre og en halv kilometer under havoverfladen støder forskere på et landskab, der indtil nu kun har eksisteret i teorien: gigantiske metanreserver, fanget i islignende strukturer, og et overraskende livligt økosystem, der er afhængigt heraf.

Opdagelsen på Molloy-ryggen: et uventet hotspot i dybhavet

Under den internationale ekspedition Ocean Census Arctic Deep – EXTREME24 undersøgte videnskabsfolk Molloy-ryggen, en oceanisk ryg i Grønlandshavet mellem Grønland og Svalbard. Der identificerede de de dybeste gashydrat-emissioner, der hidtil er dokumenteret, på cirka 3640 meters dybde.

På havbunden fandt de kegleformede strukturer, kaldet Freya Hydrate Mounds. Fra disse høje undslipper søjler af metanbobler, der stiger hundredvis til tusindvis af meter op i vandsøjlen.

Gasplumeerne ved Freya Hydrate Mounds når op til 3355 meter over bunden – en rekord for metanemissioner i havet.

Med sonar og andre sensorer detekterede forskerne to store gasplumer, der når henholdsvis cirka 1770 meter og 3355 meter over havbunden. Efterfølgende blev en ROV (fjernstyret undervandsfartøj) indsat for at dokumentere kilden til boblerne.

Fartøjet afdækkede massive lag af gashydrater: faste, krystallinske strukturer, der ligner is, hvori metanmolekyler sidder fanget. Denne type områder kendes som cold seeps, zoner hvor kolde, kulbrinteholdige væsker langsomt siver op fra undergrunden.

Hvorfor denne lokalitet er så exceptionel

Cold seeps er tidligere primært blevet fundet langs kontinentalskråninger, typisk på dybder ned til omkring 2000 meter. Freya Hydrate Mounds ligger altså mere end halvanden kilometer dybere end de klassiske eksempler.

• Dybde: cirka 3640 meter under havoverfladen
• Miljøtype: oceanisk ryg i stedet for kontinentalrand
• Strukturer: koniske høje opbygget af gashydrater
• Gas: primært metan i både fast og gasform

Kombinationen af stor dybde, arktisk beliggenhed og aktiv gasemission gør Freya til et slags naturligt laboratorium for at forstå, hvordan gashydrater opfører sig i et hurtigt skiftende klima.

Et ukendt økosystem på frosset metan

Freya Hydrate Mounds er ikke kun geologisk interessante. De viser sig også at bære et fuldt udviklet økosystem, der kører på kemisk energi i stedet for sollys.

Forskerne observerede samfund med blandt andet:

• tubeorme, der lever i symbiose med bakterier
• muslinger, der henter næringsstoffer fra kemiske reaktioner
• gastropoder, særlige dybhavsnegle tilpasset giftige stoffer
• krebsdyr, der profiterer fra den mikrobielle produktion

Grundlaget for dette system udgøres af bakterier, der lever via kemosyntese: de omdanner uorganiske forbindelser omkring gaskilderne til organisk materiale. Sådan opstår en fødekæde, der er næsten uafhængig af fotosyntese ved overfladen.

Livet på Freya Mounds ligner påfaldende meget det omkring arktiske hydrotermale kilder, på trods af den anderledes kemi og lavere temperaturer.

Denne lighed peger på en overraskende modstandsdygtighed og fleksibilitet hos dybhavsøkosystemer. Arter kan tilsyneladende tilpasse sig forskellige kemiske miljøer, så længe der blot findes en stabil kilde til energi og næringsstoffer.

Et dynamisk og sårbart system

Gashydrathøjene viser sig ikke at være statiske strukturer. Forskning peger på en cyklisk proces, hvor mounds opstår, bliver ustabile og til sidst kollapser.

Vigtige drivkræfter her er:

• tektonisk aktivitet langs den oceaniske ryg
• varmestrøm fra jordskorpen
• ændringer i temperatur og tryk i det omgivende vand

Når gashydraterne destabiliseres, kan store mængder metan frigives. Det påvirker både det lokale økosystem og kemien i vandsøjlen. Organismer, der er afhængige af stabil seep-aktivitet, må flytte, dø ud eller tilpasse sig en ny balance.

Hvad er gashydrater præcist?

Gashydrater er krystallinske forbindelser, hvor vandmolekyler danner et slags gitter, der indeslutter gasmolekyler – især metan. De ligner is, men eksisterer ved højt tryk og lav temperatur, som i dybhavssedimenter og permafrost.

Langs kontinentalskråninger siver metan fra dybere lag opad. I kolde, trykpåvirkede sedimenter kan denne gas ikke undslippe og bliver fanget i vandstrukturer, der fryser. Således opstår et enormt underjordisk reservoir.

Skøn taler om mere end 100.000 billioner kubikmeter metan i gashydrater globalt, fordelt på havbunde og permafrost.

Klimarisiko: når “isen” smelter

Gashydrater forbliver stabile, så længe temperatur og tryk holder sig inden for et ret snævert vindue. Bliver det varmere, eller falder trykket, begynder strukturerne at smelte. Derved frigives metan i form af bobler.

I lavere vand kan en del af denne metan nå atmosfæren. I dybt vand, som ved Freya, opløses en stor del undervejs og oxideres af bakterier. Alligevel påvirker også denne proces iltindholdet og kemien i dybhavet.

Metan betragtes som en langt kraftigere drivhusgas end CO₂ på kort sigt. En storstilet, ukontrolleret frigivelse fra hydrater kan forstærke opvarmningen og skabe en feedback-mekanisme: højere temperaturer destabiliserer flere hydrater, hvilket igen frigør mere metan.

Gashydrater som energikilde: mulighed og problem

Metan præsenteres ofte som den “reneste” fossile brændstof, fordi forbrændingen giver mindre CO₂ og luftforurenende stoffer end kul eller tung olie. Teoretisk kunne de enorme gashydratreserver forsyne verden med energi i lang tid.

Alligevel er storstillet udvinding stadig langt fra virkelighed. Tekniske og klimarelaterede forhindringer hober sig op:

• boring og produktion under ekstremt tryk og kulde
• risiko for ukontrollerede metanlækager
• ustabilitet i sedimenterne ved uforsigtig udvinding
• usikkerhed om effekter på lokale økosystemer

Manglen på pålidelig teknologi til at forhindre metantab ved produktion udgør en af de største tærskler for kommerciel udnyttelse.

Dertil kommer, at hydratfelter ofte samtidig fungerer som biologiske hotspots. I områder som Freya drives et helt fødenet af gaskilden. Storstillet industriel aktivitet kunne forstyrre dette netværk, endnu før det overhovedet er kortlagt ordentligt.

Hvad denne opdagelse betyder for klima- og havforskning

Gashydraterne på Molloy-ryggen giver forskere en unik chance for at studere processer, der hidtil hovedsageligt er blevet beskrevet i modeller. Dybere end 3000 meter spiller andre temperatur- og trykforhold end ved kontinenternes kanter.

Ved at monitorere dette miljø over længere tid kan videnskabsfolk blandt andet:

• vurdere hvor hurtigt hydrater reagerer på små temperaturudsving
• bedre beregne hvor meget metan der faktisk når vandsøjlen
• forstå hvordan mikroorganismer omdanner metan, før det når atmosfæren
• teste om eksisterende klimamodeller medregner dybhavet godt nok

Freya fungerer dermed som et slags naturligt testanlæg for fremtidige scenarier, hvor opvarmning og havforsuring muligvis påvirker flere af denne type felter.

Opfølgende spørgsmål: fra jordskælv til permafrost

Dynamikken i gashydrater rejser flere spørgsmål, end den nuværende forskning besvarer. Et tema, som oceanografer og geofysikere følger nøje, er den mulige sammenhæng mellem storstillet hydratopløsning og skråningsustabilitet. Når hydrater smelter, kan strukturen i sedimentlag svækkes, og der kan opstå undersøiske jordskred.

Desuden spiller permafrost i arktiske kystområder en beslægtet rolle: også her ligger store hydratreserver gemt, men da i frosne landjorde. Smeltning af permafrost og dybe havbundshydrater kan forstærke hinanden og dermed ændre metanbalancen i polarområderne kraftigt.

For beslutningstagere og energiselskaber symboliserer Freya derfor en vanskelig balance: energiudvinding, beskyttelse af unikke økosystemer og håndtering af klimarisici støder direkte ind i hinanden her. Hvert nyt datapunkt fra Grønlandshavet hjælper med at tegne denne balance lidt skarpere, men tydeliggør også hvor lidt vi stadig virkelig forstår dybhavet.