Arktički okean je nekada bio značajan izvor gasova sa efektom staklene bašte, a naučnici upozoravaju da bi mogao ponovo postati takav izvor. Metan (CH₄) je drugi najvažniji gas sa efektom staklene bašte, odmah posle ugljen-dioksida (CO₂), i ima sposobnost zadržavanja toplote u atmosferi. Od 2020. godine, emisije metana povećale su se za oko 10 delova na milijardu godišnje, što je više nego dvostruko u odnosu na CO₂. Međutim, i dalje postoji neizvesnost oko toga kako će se metanski ciklus ponašati u uslovima globalnog zagrevanja.
Novija studija objavljena u časopisu Nature Geoscience 25. septembra 2023. istražuje prošlost Zemlje kako bi se bolje razumeo budući metanski ciklus. Tim istraživača fokusirao se na paleocensko-eocenski termalni maksimum, period pre oko 56 miliona godina, kada je došlo do naglog zagrevanja i pada pH vrednosti okeana. Ovaj period je poznat po velikim klimatskim promenama izazvanim poremećajem u ugljeničnom ciklusu, slično onome što danas doživljavamo.
Tokom ranijih istraživanja, utvrđeno je da je termalni maksimum bio praćen masovnim oslobađanjem CO₂ i CH₄ u okeane i atmosferu, ostavljajući jasne geohemijske tragove u sedimentnim stijenama. Međutim, i nakon tri decenije istraživanja, naučnici još uvek nisu mogli tačno da utvrde poreklo ovih gasova.
Istraživači su analizirali 15 metara dugačko jezgro morskih sedimenata iz centralnog Arktičkog okeana, prikupljeno tokom ekspedicije „Arctic Coring Expedition“. Sedimenti stari 66 miliona godina čuvaju zapise o periodu zagrevanja i „oporavku“ kada se klima postepeno stabilizovala. Izdvojene su organske molekuli i merene su različite forme ugljenika, dok su identifikovani biomarkeri mikroorganizama koji su živeli na morskom dnu.
Metan sadrži lakše izotope ugljenika od CO₂, što znači da mikrobi koji ga konzumiraju proizvode biomarkere sa karakterističnim potpisom. Analizom ovih biomarkera utvrđeno je da su se dominantne vrste mikroba koje troše metan u Arktičkom okeanu promenile tokom termalnog maksimuma. Pre tog perioda, metan se formirao duboko ispod morskog dna, trošili su ga mikrobi koji koriste sulfat, ali su tokom termalnog maksimuma ti biomarkeri naglo opali.
Danas, anaerobna oksidacija metana uklanja većinu metana iz morskih sedimenta, dok se tokom paleocensko-eocenskog termalnog maksimuma sulfat verovatno smanjio, što je ograničilo sposobnost mikroba da razgrade metan. Istraživači sugerišu da je masovno oslobađanje metana tokom tog perioda „preplavilo biofilter“ u sedimentima, omogućavajući da velike količine metana iscuri u more.
Kada je metan dospeo u vodeni stub, pojavili su se aerobni mikrobi koji troše metan uz prisustvo kiseonika. Ova promena mogla je da pretvori Arktik u značajan izvor CO₂ nakon početka zagrevanja. Anaerobna oksidacija metana stvara alkalni bikarbonat, koji stabilizuje pH okeana, dok aerobna oksidacija oslobađa CO₂, što dodatno doprinosi zagrevanju i rastu kiselosti okeana.
Istraživači razmatraju mogućnost ponovnog aktiviranja sličnog „prekidača metana“ danas. Arktički okean postaje topliji i svežiji, što smanjuje količinu kiseonika i može pokrenuti slične promene u metanskom ciklusu. Bumso Kim, vodeći autor studije, ukazuje na to da je ovo veoma verovatno.
Međutim, ne slažu se svi naučnici. Sandra Kirtland Tarner, profesorka paleoklime, ističe da faktori koji su nekada pretvorili Arktik u izvor ugljenika možda nisu isti danas. Tokom paleocenskog maksimuma, Arktički okean bio je fizički odvojeniji od ostatka svetskih okeana, a hemijski sastav mora bio je drugačiji. Tarner upozorava da povratne sprege u ugljeničnom ciklusu mogu pojačati ili produžiti zagrevanje, ali su još uvek slabo shvaćene i retko se uzimaju u obzir u projekcijama budućnosti.
