Forskere i chok: Hemmeligheden i Grønlandshavet ændrer alt

Dybt nede under Grønlandshavet bobler noget op, der på samme tid fascinerer og bekymrer: en skjult kilde til 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 metanforekomster, fanget i islignende strukturer, og et overraskende levende økosystem, der viser sig at være afhængigt heraf.

Opdagelsen ved Molloy-ryggen: et uventet hotspot i dybet

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

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

Gasfanerne 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 gasfaner, 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 registrerede massive lag af gashydrater: faste, krystallinske strukturer, der ligner is, hvori metanmolekyler er indesluttet. Sådanne områder kendes som kolde sivedannelser, zoner hvor kolde, kulbrinterige væsker langsomt siver op fra undergrunden.

Hvorfor denne lokalitet er så exceptionel

Kolde sivedannelser er tidligere primært fundet langs kontinentale skråninger, typisk på dybder op til cirka 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 kontinental rand
• Strukturer: koniske bakker opbygget af gashydrater
• Gas: primært metan i fast og gasformig tilstand

Kombinationen af stor dybde, arktisk beliggenhed og aktiv gasemission gør Freya til en slags naturligt testkammer til 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 fuldgyldigt økosystem, der drives af kemisk energi i stedet for sollys.

Forskerne observerede samfund med blandt andet:

• rørorme, der lever i symbiose med bakterier
• muslinger, der udvinder næringsstoffer fra kemiske reaktioner
• gastropoder, særlige dybhavsnegle tilpasset giftige stoffer
• krebsdyr, der drager fordel af mikrobiel produktion

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

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

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

Et dynamisk og sårbart system

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

Vigtige drivkræfter i den forbindelse 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 frigøres. Det påvirker både det lokale økosystem og vandets kemi. Organismer, der er afhængige af stabil siveaktivitet, må flytte sig, uddø eller tilpasse sig en ny balance.

Hvad er gashydrater præcist?

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

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

Estimater taler om mere end 100.000 billioner kubikmeter metan i gashydrater globalt, spredt over 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 frigøres metan i form af bobler.

I lavere vand kan en del af metanen 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 tilbagekoblingsmekanisme: højere temperaturer destabiliserer flere hydrater, hvilket igen frigør mere metan.

Gashydrater som energikilde: chance og problem

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

Alligevel er storskala 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 uforsigtighed
• usikkerhed om påvirkning af lokale økosystemer

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

Dertil kommer, at hydratfelter ofte samtidig fungerer som biologiske hotspots. I områder som Freya baseres et komplet fødenet på gaskilden. Storskala industriel aktivitet kunne forstyrre dette netværk, før det overhovedet er ordentligt kortlagt.

Hvad denne opdagelse betyder for klima- og havforskning

Gashydraterne ved Molloy-ryggen giver forskere en unik chance for at studere processer, der hidtil primært er beskrevet gennem modeller. Dybere end 3000 meter gælder andre temperatur- og trykforhold end ved kontinenternes kanter.

Ved langvarig overvågning af dette miljø kan videnskabsfolk blandt andet:

• vurdere hvor hurtigt hydrater reagerer på små temperatursvingninger
• bedre beregne hvor meget metan der faktisk når vandsøjlen
• forstå hvordan mikroorganismer omsætter metan, før det når atmosfæren
• teste om eksisterende klimamodeller inkluderer dybhavet tilstrækkeligt

Freya fungerer dermed som en slags naturlig testlokalitet for fremtidige scenarier, hvor opvarmning og havforsuring muligvis påvirker flere af den slags felter.

Opfølgende spørgsmål: fra jordskælv til permafrost

Gashydraternes dynamik rejser flere spørgsmål, end den aktuelle forskning besvarer. Et tema, som oceanografer og geofysikere følger nøje, er den mulige sammenhæng mellem storstilet hydratnedbrydning og skråningsustabilitet. Når hydrater smelter, kan strukturen i sedimentlagene svækkes, og der kan opstå undersøiske jordskred.

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

For beslutningstagere og energiselskaber symboliserer Freya derfor en vanskelig balance: energiudvinding, beskyttelse af unikke økosystemer og håndtering af klimarisici mødes direkte her. Hvert nyt datapunkt fra Grønlandshavet hjælper med at tegne balancen lidt skarpere, men gør også klart, hvor lidt vi stadig reelt forstår dybhavet.