一些科學家擔心，困在北極冰層（和其他地方）中的甲烷可能會由於全球變暖而迅速釋放到大氣中，這可能導致氣候變化的末日情景。畢竟，在20年的時間尺度上，甲烷作為溫室氣體的威力是二氧化碳的72倍。但是，在今年12月美國地球物理學會年會上宣佈的研究表明，海洋微生物可能至少可以部分擊敗位於世界海洋底部的甲烷“定時炸彈”。
幾十年來，傳統的觀點一直是，從海底散發出的甲烷可能會被一種稱為甲烷氧化菌的特殊細菌所消耗。例如，長期以來人們都知道，黑海底部的這些生物會消耗在其深層無氧水中產生的甲烷。
尚不清楚的是，如果海底的特殊冰層因氣候變暖而變得不穩定，這些細菌是否會有任何用處。這種冰被稱為籠形水合物或甲烷水合物，由圍繞單個甲烷分子的水分子籠組成，它存在於低溫高壓的條件下。這些條件可以在世界各地的陸架上找到，但北極的甲烷水合物海底面積特別大，這是因為其溫度較低，並且海底高原正好位於形成籠形水合物的最佳深度。由於兩極的部分地區變暖速度至少是世界其他地區的兩倍，北極也更容易受到氣候變化的影響。
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為了更仔細地研究北極冰，洛斯阿拉莫斯國家實驗室的生物地球化學家斯科特·艾略特使用Coyote超級計算機來模擬控制北極籠形水合物釋放的甲烷在未來全球變暖的最初幾十年中的命運的物理和生物系統的複雜相互作用。
艾略特的模型包括甲烷氧化菌的活動。按照傳統的觀點，他的虛擬細菌可以跟上籠形水合物的小到中等大小的失效以及隨後的甲烷氣體釋放。然而，隨著甲烷“噴發”的規模隨著海洋變暖而增加，他的模型還顯示，在北極的某些地區，甲烷氧化菌可能會耗盡代謝甲烷所需的營養物質，包括氧氣、硝酸鹽、鐵和銅。
但是，即使北極的甲烷氧化菌耗盡了消化甲烷所需的營養物質——特別是如果它們正常生活的水域變得缺氧（現代生命形式需要生存的氧氣含量很低）——艾略特模型中展示的第二種現象可能仍然可以防止甲烷滲入到海洋表面，然後進入大氣中。
艾略特說：“碰巧的是，北冰洋被一層相對較淡的海水覆蓋。”從注入北極的許多河流中流出的淡水漂浮在密度較大的海洋鹽水之上。在艾略特的模擬中，甲烷會撞擊這個淡水“蓋”，並且無法逃逸到大氣中。相反，它“在北冰洋中停留，直到流入深海大西洋”，艾略特說。“深海的時間常數是幾百年，這足以讓甲烷氧化菌消耗掉所有的甲烷。該模型表明，我們現在有多層安全保障。”
艾略特警告說，他的模型產生的結果存在很大的不確定性，這是首次嘗試將甲烷氧化菌的生物活動納入區域氣候模型中。
英國開放大學地球系統和生態系統科學講師文森特·高奇同意，模型中的不確定性使其無法得出結論，即從深海籠形水合物釋放的甲烷是否會進入大氣層，尤其是在發生“災難性的海底斜坡坍塌”的情況下，在這種情況下，大量的籠形水合物會自發坍塌並釋放出它們儲存的甲烷。“這是一個極其複雜的問題，”艾略特說。
加州大學聖巴巴拉分校的微生物地球化學副教授戴夫·瓦倫丁聽取了艾略特的演講，他指出，古氣候學家尚未明確回答過去是否有證據表明來自籠形水合物的甲烷曾到達過大氣層，這將支援艾略特模型的結論。芝加哥大學地球物理學家大衛·阿切爾的《漫長的解凍》：人類如何改變地球未來10萬年的氣候（普林斯頓大學出版社，2008）指出，關於過去全球變暖事件和大規模滅絕中甲烷水合物不穩定的作用（如果有的話），“尚未定論”。
即使甲烷沒有進入大氣層，艾略特的模型也表明它仍然可能對北極環境產生可怕的影響：當甲烷被甲烷氧化菌氧化時，它將酸化北冰洋，並將水變成一個缺氧的“死亡區域”，類似於每年在墨西哥灣出現的因密西西比河攜帶的農田肥料徑流而導致的缺氧死亡區域。“這將意味著這些營養物質[氧氣]對其他生物不可用，”艾略特說。“換句話說，也許我們是安全的，但其他生物不是。”
在當地層面上，這些變化將等於甚至大於由於大氣中二氧化碳含量上升而已經發生的海洋酸化。“這將是一個非常嚴重的環境問題——但只是區域性的，而不是全球性的，”艾略特說。
艾略特模型的未來版本將必須包括一類未包含在其第一版中的消化甲烷的細菌，俄勒岡州立大學專門研究甲烷氧化菌的海洋微生物學家裡克·科爾韋爾說，他參加了艾略特最近的一次演講。這些尚未建模的細菌僅在厭氧條件下執行，這些條件通常僅在海洋沉積物中發現。如果傳統的、依賴氧氣的甲烷氧化菌耗盡水柱中的氧氣，它可能會為厭氧消化甲烷的細菌繼續消化甲烷的工作創造有利條件——將海洋的這些部分恢復到上一次在2.5億年前盛行的條件，當時地球生命遭受了有史以來最具破壞性的大規模滅絕。
西雅圖華盛頓大學的古生物學家彼得·沃德假設，這一事件，被稱為大滅絕，是失控的全球變暖的結果，它使世界上大部分海洋在其整個深度都缺氧，導致大量硫化氫氣體釋放，這是厭氧細菌代謝的副產品。艾略特不願推測他建模的現象是否可能是該事件的一部分，根據沃德的假設，該事件很可能是由完全不同的碳源引起的：從現在是西伯利亞一部分的地區的大規模火山噴發中噴出的二氧化碳。
科爾韋爾說：“你可以將這些[厭氧食甲烷細菌]稱為‘生物過濾器’——它們會消耗一些正在進入水中的甲烷。”他補充說，這些細菌已經在黑海深處等缺氧環境中發揮著這種作用。
此外，來自挪威北部斯瓦爾巴群島的最新結果表明，甲烷可能並不總是像艾略特的模型假設的那樣從水柱中上升。在包括艾略特模型在內的大多數模型中，水中的甲烷氧化菌能夠消化甲烷是因為甲烷擴散到水中。然而，在斯匹次卑爾根附近，從海底升起的250個羽流中包含了可以上升到水柱更高處才分散的大氣泡，增加了它們可能完好無損地到達大氣層的危險。
艾略特說，最終，他和他的團隊無法排除北極的甲烷氧化菌被來自籠形水合物的大量甲烷氣體噴發淹沒的可能性。瓦倫丁推測，限制性營養物質將是氧氣，但艾略特的模型提出了一些其他潛在的有趣可能性。
當被問及是否可以用一些可能提高甲烷氧化菌生產力的缺失營養物質（如鐵）來給北冰洋施肥時，艾略特推測說：“我敢打賭，很快就會有人討論工程化這種情況的潛力。這為地球工程型別提供了發揮創造力的機會。”