Le méthane est un puissant gaz à effet de serre qui joue un rôle clé dans le climat de la Terre. Chaque fois que nous utilisons du gaz naturel, que nous allumions notre cuisinière ou notre barbecue, nous utilisons du méthane.



Seules trois sources sur Terre produisent naturellement du méthane : les volcans, les interactions eau-roche souterraines et les microbes. Entre ces trois resources, la majeure partie est générée par des microbes, qui ont déposé des centaines de gigatonnes de méthane dans les grands fonds marins. Au fond de la mer, le méthane s’infiltre, il s’infiltre vers le haut vers l’océan et les communautés microbiennes consomment la majorité de ce méthane avant qu’il n’atteigne l’atmosphère. Au fil des ans, les chercheurs découvrent de furthermore en plus de méthane sous le fond marin, mais très peu quitte les océans et pénètre dans l’atmosphère. Où va le reste ?

Une équipe de chercheurs dirigée par Jeffrey J. Marlow, ancien chercheur postdoctoral en biologie organique et évolutive à l’Université Harvard, a découvert des communautés microbiennes qui consomment rapidement le méthane, empêchant sa fuite dans l’atmosphère terrestre. L’étude publiée dans Proceedings of the Nationwide Academy of Sciences a collecté et examiné des microbes mangeurs de méthane provenant de sept suintements de fonds marins géologiquement divers et a découvert, de manière très surprenante, que les roches carbonatées d’un web-site en particulier hébergent des communautés microbiennes oxydant le méthane avec les taux les moreover élevés de consommation de méthane mesurée à ce jour.



« Les microbes dans ces roches carbonatées agissent comme un biofiltre à méthane qui le consomme avant qu’il ne quitte l’océan », a déclaré l’auteur principal Peter Girguis, professeur de biologie organique et évolutive à l’Université de Harvard. Les chercheurs étudient les microbes vivant dans les sédiments du fond marin depuis des décennies et savent que ces microbes consomment du méthane. Cette étude, cependant, a examiné en détail les microbes qui se développent dans les roches carbonatées.

Les roches carbonatées du fond marin sont courantes, mais à certains endroits, elles forment des constructions inhabituelles en forme de cheminée. Ces cheminées atteignent 12 à 60 pouces de hauteur et se trouvent en groupes le prolonged du fond marin ressemblant à un peuplement d’arbres. Contrairement à de nombreux autres sorts de roches, ces roches carbonatées sont poreuses, créant des canaux qui abritent une communauté très dense de microbes consommateurs de méthane. Dans certains cas, ces microbes se trouvent dans des densités beaucoup additionally élevées dans les roches que dans les sédiments.

Au cours d’une expédition de 2015 financée par l’Ocean Exploration Rely on, Girguis a découvert un récif de cheminée de carbonate au massive des côtes du sud de la Californie sur le website en eau profonde de Stage Dume. Girguis est revenu en 2017 avec un financement de la NASA pour construire un observatoire des fonds marins. En rejoignant le laboratoire de Girguis, Marlow, actuellement professeur adjoint de biologie à l’Université de Boston, étudiait les microbes dans les carbonates. Les deux ont décidé de mener une étude communautaire et de recueillir des échantillons sur le internet site.

« Nous avons mesuré la vitesse à laquelle les microbes des carbonates mangent du méthane par rapport aux microbes des sédiments », a déclaré Girguis. « Nous avons découvert que les microbes vivant dans les carbonates consomment du méthane 50 fois furthermore vite que les microbes dans les sédiments. Nous voyons souvent que certains microbes des sédiments des volcans de boue riches en méthane, par exemple, peuvent être cinq à dix fois in addition rapides à manger du méthane, mais 50 fois plus rapide est une toute nouvelle selected. De as well as, ces taux sont parmi les in addition élevés, sinon les additionally élevés, que nous ayons mesurés n’importe où.  »

« Ces taux d’oxydation du méthane, ou consommation, sont vraiment extraordinaires, et nous avons cherché à comprendre pourquoi », a déclaré Marlow.

L’équipe a découvert que la cheminée de carbonate constitue un lobby idéal pour que les microbes mangent beaucoup de méthane très rapidement. « Ces cheminées existent parce qu’une partie du méthane contenu dans le fluide s’écoulant du sous-sol est transformé par les microbes en bicarbonate, qui peut ensuite précipiter hors de l’eau de mer sous forme de roche carbonatée », a déclaré Marlow. « Nous essayons toujours de comprendre d’où vient ce fluide – et son méthane -« .

Les micro-environnements au sein des carbonates peuvent contenir moreover de méthane que les sédiments en raison de leur mother nature poreuse. Les carbonates ont des canaux qui irriguent constamment les microbes avec du méthane frais et d’autres nutriments leur permettant de consommer du méthane furthermore rapidement. Dans les sédiments, l’apport de méthane est souvent limité vehicle il diffuse à travers des canaux in addition petits et sinueux entre les grains minéraux.

Une découverte surprenante est que, dans certains cas, ces microbes sont entourés de pyrite, qui est électriquement conductrice. Une explication doable des taux élevés de consommation de méthane est que la pyrite fournit un conduit électrique qui fait passer les électrons dans les deux sens, permettant aux microbes d’avoir des taux métaboliques in addition élevés et de consommer rapidement du méthane.

« Ces taux très élevés sont facilités par ces carbonates qui fournissent un cadre pour la croissance des microbes », a déclaré Girguis. « Le système ressemble à un marché où les carbonates permettent à un groupe de microbes de s’agréger en un seul endroit et de croître et d’échanger – dans ce cas, d’échanger des électrons – ce qui permet une in addition grande consommation de méthane. »

Marlow a convenu : « Lorsque les microbes travaillent ensemble, ils échangent des éléments constitutifs comme le carbone ou l’azote, ou ils échangent de l’énergie. Et une sorte de moyen de le faire est d’utiliser des électrons, comme une monnaie énergétique. La pyrite est dispersée dans ces carbonates. les roches pourraient aider à ce que l’échange d’électrons se produise moreover rapidement et moreover largement.  »

En laboratoire, les chercheurs ont placé les carbonates collectés dans des réacteurs à haute pression et recréé des problems sur le fond marin. Ils leur ont donné du méthane marqué isotopiquement avec du carbone-14 ou du deutérium (hydrogène-2) ajouté afin de suivre la creation et la consommation de méthane. L’équipe a ensuite comparé les données de Stage Dume à 6 autres sites, du golfe du Mexique à la côte de la Nouvelle-Angleterre. Dans tous les endroits, les roches carbonatées des suintements de méthane contenaient des microbes mangeurs de méthane.

« Nous prévoyons ensuite de démêler comment chacune de ces différentes get-togethers des carbonates – la structure, la conductivité électrique, l’écoulement des fluides et la communauté microbienne dense – rend cela attainable. Pour l’instant, nous ne connaissons pas la contribution exacte de chacun, a déclaré Girguis.

« Tout d’abord, nous devons comprendre comment ces microbes maintiennent leur taux métabolique, qu’ils soient dans une cheminée ou dans les sédiments. Et nous devons le savoir dans notre monde en évolution afin de renforcer notre pouvoir prédictif », a déclaré Marlow. « Une fois que nous avons clarifié comment ces nombreux facteurs interconnectés se réunissent pour transformer le méthane en roche, nous pouvons alors demander remark nous pourrions appliquer ces microbes anaérobies mangeurs de méthane à d’autres situations, comme les décharges avec des fuites de méthane. »