De gletsjer beweegt en verbrijzelt de rotsen waarop hij stroomt. Als die rotsen opgesloten methaan bevatten, kan beweging dit vrijmaken, en het water dat aan de onderkant van het ijs stroomt, voert het stroomafwaarts naar de rivieren die uit het smelten voortkomen. Op Spitsbergen kan dit proces het gas in concentraties brengen die tot 425 keer hoger zijn dan die in evenwicht met de atmosfeer. Dit blijkt uit een studie gepubliceerd in Nature Communications, gebaseerd op 148 monsters verzameld in 19 rivieren die worden gevoed door evenveel gletsjers van de Arctische archipel.
Het in de monsters geïdentificeerde methaan wordt bijna nooit geproduceerd door micro-organismen en wordt ondergronds gevormd wanneer het organische materiaal dat in de rotsen is begraven, wordt getransformeerd door hoge temperatuur en hoge druk, een proces dat in het gebied vooral de formaties aantast die rijk zijn aan olieschalie die onder sommige gletsjers aanwezig zijn. Om het te onderscheiden van biologisch verkregen methaan, vergeleken de onderzoekers de samenstelling van koolstofisotopen, varianten van hetzelfde element die zich enigszins anders gedragen afhankelijk van de oorsprong van het gas, samen met andere koolwaterstoffen die in de monsters aanwezig zijn. Slechts drie van de 19 rivieren vertoonden een overwegend biologische signatuur waar ze de gletsjer verlieten.
De rol van rotsen en water aan de basis
In de 19 rivieren die zijn geanalyseerd aan de voorkant van de gletsjers, het punt waar het ijs ophoudt, varieerden de methaanconcentraties van 9 tot 1700 nanomol per liter, met een gemiddelde van 244. Alleen al het type gesteente onder de gletsjer verklaart meer dan de helft van de waargenomen variabiliteit op de verschillende locaties. Als we aan dit cijfer de hoeveelheid ijs toevoegen die aan de basis al op smelttemperatuur is, een toestand waardoor water kan stromen en circuleren, terwijl het koudere ijs aan de grond blijft kleven, stijgt het vermogen om de verschillen tussen de ene gletsjer en de andere te verklaren tot 75%.
Het fenomeen wordt geaccentueerd wanneer zich onder de gletsjer een netwerk van kanalen vormt waardoor het water actiever stroomt. De drie rivieren met de hoogste concentraties (Penckbreen, Vallåkrabreen en Bakaninbreen) zijn afkomstig van gletsjers die onlangs plotselinge opmarsfasen hebben ondergaan, de zogenaamde pieken. In deze episoden neemt de waterdruk aan de basis scherp toe, en dit lijkt de afgifte en het transport van het methaan dat zich in de onderliggende rotsen heeft opgehoopt te bevorderen.
Over de hele archipel schatten onderzoekers dat gletsjers jaarlijks tussen de 180 en 380 ton methaan vrijgeven, een onderschatting omdat een deel van het gas kan ontsnappen voordat het wordt gemeten, en omdat metingen niet noodzakelijkerwijs het methaan opvangen dat zich tijdens de winter heeft opgehoopt.
Het gas blijft zelfs na het einde van de gletsjer arriveren
In ruim tweederde van de onderzochte rivieren (68%) wordt de hoogste concentratie methaan niet aan de voorkant van de gletsjer gemeten, maar verder stroomafwaarts. Voor onderzoekers duidt dit op een verdere bijdrage van grondwater, dat, stromend door de permafrost, d.w.z. de grond die het hele jaar door bevroren blijft, meer methaan kan onderscheppen en transporteren.
Dit evenwicht zou kunnen veranderen als gletsjers zich terugtrekken. In de vroege stadia van de terugtrekking heeft meer water aan de basis de neiging om het gas vrij te laten komen. Maar als het ijs verder dunner wordt, kunnen sommige gletsjers afkoelen totdat ze aan de grond vastvriezen, waardoor de watercirculatie wordt geblokkeerd: in dat geval zou het transport van methaan uit de rotsen afnemen, terwijl de rol van grondwater relevanter zou kunnen worden.
De studie benadrukt daarom een voorheen weinig doordachte bron van methaan in het Noordpoolgebied, gekoppeld aan de hoeveelheid gas die uit de ondergrond kan vrijkomen wanneer het ijs verandert en water aan de voet van de gletsjers begint te circuleren. Spitsbergen, zo leggen de auteurs uit, is een bijzonder duidelijk geval omdat veel van de gletsjers rusten op rotsen die rijk zijn aan organisch materiaal, maar hetzelfde mechanisme, zo voegen ze eraan toe, zou ook van toepassing kunnen zijn in andere gletsjergebieden met een vergelijkbare geologie.
