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Schmelzende Gletscher setzen uraltes Methan aus Arktisgestein frei
Die Schmelzwasserflüsse von 19 untersuchten Gletschern auf Svalbard waren sämtlich mit Methan übersättigt, teils um das 425-Fache des atmosphärischen Gleichgewichts. Isotopenmessungen zeigen, dass das Gas überwiegend aus altem, organisch reichem Gestein stammt. Besonders viel Methan transportieren Gletscher, wenn schieferreicher Untergrund mit einem aufgetauten, wasserführenden Gletscherbett zusammenkommt.
Tromsø (Norwegen). Unter Gletschern kann Methan aus verschiedenen Quellen in das Schmelzwasser gelangen. Mikroben können es in sauerstoffarmen Sedimenten bilden, zugleich können Risse und poröse Gesteine altes geologisches Erdgas speichern. Sobald Schmelzwasser diese Reservoirs erreicht, kann es gelöstes Methan aufnehmen und aus dem Gletscher heraus transportieren.
Wie viel Gas auf diesem Weg mobilisiert wird, hängt jedoch nicht allein vom Schmelzen an der Oberfläche ab. Entscheidend ist auch, ob Wasser bis zum Gletscherbett vordringen und dort mit methanführendem Gestein oder Grundwasser in Kontakt kommen kann. Für Svalbard war bislang unklar, wie verbreitet dieser Prozess ist und welche geologischen und glaziologischen Bedingungen ihn steuern.
Forscher der UiT The Arctic University of Norway (UiT) um Dr. Gabrielle Kleber haben dafür 148 Wasserproben aus den Abflüssen von 19 Talgletschern im zentralen Svalbard untersucht. Die Proben stammten aus Flusstransekten vom Gletscherrand bis weiter stromabwärts. Ergänzend analysierte das Team die Kohlenstoffisotope des Methans, bestimmte teilweise Ethan und Propan und kartierte bei ausgewählten Gletschern mit Bodenradar den thermischen Zustand des Eises.
Alle untersuchten Schmelzwässer enthielten mehr Methan als im Gleichgewicht mit der Atmosphäre zu erwarten wäre. An den gletschernahen Messpunkten lagen die Konzentrationen zwischen 9 und 1.700 Nanomol pro Liter. Die Isotopenwerte sowie das Verhältnis von Methan zu Ethan und Propan sprechen dafür, dass der größte Teil des Gases thermogenen Ursprungs ist. Nur drei der 19 Flüsse zeigten am Gletscherrand eine Isotopensignatur, die auf überwiegend mikrobiell gebildetes Methan hindeutet.
„Diese Gletscher schmelzen überwiegend an ihrer Oberfläche. Doch dieses Schmelzwasser gelangt durch Spalten und Löcher bis auf den Grund der Gletscher. Dadurch kommt es mit dem darunterliegenden Gestein in Kontakt, und dort, wo dieses Gestein altes Gas enthält, kann das Wasser Methan in die Flüsse spülen“, erklärt Dr. Gabrielle Kleber.
Besonders methanreiche Abflüsse fanden die Wissenschaftler bei Gletschern über schieferführenden Gesteinsformationen aus der mittleren Trias, dem späten Jura und der frühen Kreide. Die Geologie allein erklärte in der statistischen Analyse 52 Prozent der Unterschiede zwischen den gletschernahen Methankonzentrationen. Diese Schichten enthalten viel organisches Material, aus dem unter hohem Druck und hoher Temperatur über geologische Zeiträume thermogenes Methan entstehen kann.
Hinzu kommt der Zustand des Gletscherbetts. Temperiertes Eis an der Basis, also Eis am Druckschmelzpunkt, deutet auf einen aufgetauten und hydrologisch verbundenen Untergrund hin. Berücksichtigten die Forscher neben der Geologie auch den Anteil dieses basalen temperierten Eises, erklärte das Modell 75 Prozent der gemessenen Unterschiede. Für einzelne Gletscher musste das Team den thermischen Zustand allerdings aus Nachbargletschern oder aus plausiblen Annahmen zu Größe und Fließdynamik ableiten.
„Die Temperatur an der Basis von Gletschern ist ein wichtiger Teil des Puzzles. Wir haben festgestellt, dass die größten Methanfreisetzungen dort auftraten, wo das richtige Gestein und die richtigen Gletscherbedingungen zusammenkamen. Diese Erkenntnis kann helfen, Emissionen aus anderen eisbedeckten Regionen abzuschätzen“, sagt Leonard Magerl von der UiT.
Ein aufgetautes Bett kann größere Entwässerungssysteme ermöglichen, die Methan aus Gesteinsklüften, Sedimenten und Grundwasser aufnehmen. Ein gefrorenes Bett schränkt diesen Kontakt dagegen ein. Das e