С морского дна в Пьюджет-Саунд поднимаются метановые пузыри

Выделение метана, мощного парникового газа, ответственного почти за четверть глобального потепления, изучается по всему миру, от арктических болот до животноводческих ферм. Команда Вашингтонского университета обнаружила источник гораздо ближе к дому: 349 шлейфов газа метана, поднимающихся с морского дна в Пьюджет-Саунд, который вмещает больше воды, чем любой другой эстуарий США. (Эстуарий — однорукавное воронкообразное устье реки, расширяющееся в сторону моря.)

По данным исследования, опубликованного в январском номере журнала "Геохимия, геофизика, геосистемы", столбы пузырьков особенно ярко выражены у Alki Point в Западном Сиэтле и возле паромного терминала в Кингстоне, штат Вашингтон.

"По всему Пьюджет-Саунду наблюдаются шлейфы метана", - сказал ведущий автор исследования Пол Джонсон, профессор океанографии UW. "Одиночные шлейфы повсюду, но большие скопления шлейфов находятся в Кингстоне и в Алки-Пойнт".

Предыдущие исследования UWW обнаружили пузырьки метана у внешних берегов Вашингтона и Орегона. Впервые пузыри в Пьюджет-Саунд были обнаружены неожиданно в 2011 году, когда глобальное исследовательское судно UW, RV Thomas G. Thompson, не выключило свои гидролокационные лучи, возвращаясь в порт приписки на территории кампуса UW. Подводные изображения, созданные звуковыми волнами, показали отчетливые, постоянные шлейфы пузырьков, когда судно огибало паромный терминал в Кингстоне.

С тех пор команда проанализировала данные гидролокатора, собранные во время 18 экспедиций на меньшем исследовательском судне UW, RV Rachel Carson. Шлейфы метана наблюдались от канала Худ до побережья Эверетта и к югу от Такомского узла. В районе Алки пузырьки поднимаются на 200 метров, примерно на высоту Спейс-Нидл, и достигают поверхности океана.

"У Алки через каждые 3 фута или около того в морском дне есть четкое, острое отверстие диаметром 3-5 дюймов", - сказал Джонсон. "Отверстия есть повсюду, но не из всех из них выходят пузырьки или жидкость. Иногда происходит всплеск пузырьков, а затем в 50 футах от него - новый всплеск пузырьков".

Это исследование является первым шагом к изучению выбросов метана из эстуариев, или мест, где встречаются соленая и пресная вода, что более широко изучается в Европе. Хотя по сравнению с антропогенными источниками природный метан выделяется в незначительном количестве, понимание того, как этот парниковый газ циркулирует в экосистемах, становится все более важным в связи с изменением климата.

"Чтобы понять, что такое метан в атмосфере, и контролировать антропогенные источники, мы должны знать природные источники", - сказал Джонсон.

Два постоянных поля шлейфов пузырей расположены над геологическими разломами: пузыри Алки - над ответвлением разлома Сиэтла, а пузыри Кингстона - над разломом Южный Уидбей. Вполне вероятно, что пузыри связаны с лежащей под ними геологией, сказал Джонсон.

Остаются вопросы о происхождении пузырьков. Одна из первоначальных гипотез о том, что пузыри могут исходить из Каскадийской зоны субдукции, не подтвердилась предварительными данными. Пузырьки газа не имеют такого же характерного химического состава, как близлежащие горячие источники и глубокие скважины, которые связаны с этой геологической особенностью глубоко под землей.

Не похоже, что в этом виноват и человек. В прошлом Пьюджет-Саунд был местом свалки отходов или осадочных пород, но энергичные приливы и отливы выметают эти материалы в открытый океан, сказал Джонсон. Канализационные стоки, газопроводы и пресноводные ливневые стоки также не соответствуют местоположению шлейфов.

Вместо этого, по словам Джонсона, вероятен биологический источник метана под морским дном. Источник может находиться в плотных глинистых отложениях, отложившихся после последнего ледникового периода, когда ледники впервые вырезали бассейн Пьюджет-Саунд. Похоже, что метан имеет биологическое происхождение, и пузырьки также поддерживают маты бактерий, питающихся метаном, в окружающей воде.

Джерри (Цзюньчжэ) Лю, выпускник факультета океанографии, помогал анализировать данные и участвовал в круизе 2019 года, в ходе которого были получены данные.

"Меня интересуют две, казалось бы, параллельные области: зоны разломов и взаимодействие воздух-море для климата", - сказал Лю. "Этот проект охватывает весь путь от дна до поверхности океана".

В ходе последующей работы этой осенью ученые использовали подводные микрофоны, чтобы подслушать пузырьки. Шима Абади, доцент Университета Вашингтона в Ботелле, анализирует звук, издаваемый пузырьками при их выбросе. Команда также надеется вернуться в Алки-Пойнт с дистанционно управляемым аппаратом, который сможет поместить инструменты внутрь вентиляционного отверстия для полного анализа появляющейся жидкости и газа.

Соавторами статьи являются Тор Бьорклунд, инженер из отдела океанографии UW, Ченю (Фиона) Ванг, бывшая студентка UW, Сьюзан Хаутала, доцент кафедры океанографии UW, и Сьюзан Мерле из Национального управления океанических и атмосферных исследований. Исследование финансировалось Национальным научным фондом.