一些科学家担心，困在北极冰层（和其他地方）中的甲烷可能会由于全球变暖而迅速释放到大气中，这可能导致气候变化的末日情景。毕竟，在20年的时间尺度上，甲烷作为温室气体的威力是二氧化碳的72倍。但是，在今年12月美国地球物理学会年会上宣布的研究表明，海洋微生物可能至少可以部分击败位于世界海洋底部的甲烷“定时炸弹”。
几十年来，传统的观点一直是，从海底散发出的甲烷可能会被一种称为甲烷氧化菌的特殊细菌所消耗。例如，长期以来人们都知道，黑海底部的这些生物会消耗在其深层无氧水中产生的甲烷。
尚不清楚的是，如果海底的特殊冰层因气候变暖而变得不稳定，这些细菌是否会有任何用处。这种冰被称为笼形水合物或甲烷水合物，由围绕单个甲烷分子的水分子笼组成，它存在于低温高压的条件下。这些条件可以在世界各地的陆架上找到，但北极的甲烷水合物海底面积特别大，这是因为其温度较低，并且海底高原正好位于形成笼形水合物的最佳深度。由于两极的部分地区变暖速度至少是世界其他地区的两倍，北极也更容易受到气候变化的影响。
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为了更仔细地研究北极冰，洛斯阿拉莫斯国家实验室的生物地球化学家斯科特·艾略特使用Coyote超级计算机来模拟控制北极笼形水合物释放的甲烷在未来全球变暖的最初几十年中的命运的物理和生物系统的复杂相互作用。
艾略特的模型包括甲烷氧化菌的活动。按照传统的观点，他的虚拟细菌可以跟上笼形水合物的小到中等大小的失效以及随后的甲烷气体释放。然而，随着甲烷“喷发”的规模随着海洋变暖而增加，他的模型还显示，在北极的某些地区，甲烷氧化菌可能会耗尽代谢甲烷所需的营养物质，包括氧气、硝酸盐、铁和铜。
但是，即使北极的甲烷氧化菌耗尽了消化甲烷所需的营养物质——特别是如果它们正常生活的水域变得缺氧（现代生命形式需要生存的氧气含量很低）——艾略特模型中展示的第二种现象可能仍然可以防止甲烷渗入到海洋表面，然后进入大气中。
艾略特说：“碰巧的是，北冰洋被一层相对较淡的海水覆盖。”从注入北极的许多河流中流出的淡水漂浮在密度较大的海洋盐水之上。在艾略特的模拟中，甲烷会撞击这个淡水“盖”，并且无法逃逸到大气中。相反，它“在北冰洋中停留，直到流入深海大西洋”，艾略特说。“深海的时间常数是几百年，这足以让甲烷氧化菌消耗掉所有的甲烷。该模型表明，我们现在有多层安全保障。”
艾略特警告说，他的模型产生的结果存在很大的不确定性，这是首次尝试将甲烷氧化菌的生物活动纳入区域气候模型中。
英国开放大学地球系统和生态系统科学讲师文森特·高奇同意，模型中的不确定性使其无法得出结论，即从深海笼形水合物释放的甲烷是否会进入大气层，尤其是在发生“灾难性的海底斜坡坍塌”的情况下，在这种情况下，大量的笼形水合物会自发坍塌并释放出它们储存的甲烷。“这是一个极其复杂的问题，”艾略特说。
加州大学圣巴巴拉分校的微生物地球化学副教授戴夫·瓦伦丁听取了艾略特的演讲，他指出，古气候学家尚未明确回答过去是否有证据表明来自笼形水合物的甲烷曾到达过大气层，这将支持艾略特模型的结论。芝加哥大学地球物理学家大卫·阿切尔的《漫长的解冻》：人类如何改变地球未来10万年的气候（普林斯顿大学出版社，2008）指出，关于过去全球变暖事件和大规模灭绝中甲烷水合物不稳定的作用（如果有的话），“尚未定论”。
即使甲烷没有进入大气层，艾略特的模型也表明它仍然可能对北极环境产生可怕的影响：当甲烷被甲烷氧化菌氧化时，它将酸化北冰洋，并将水变成一个缺氧的“死亡区域”，类似于每年在墨西哥湾出现的因密西西比河携带的农田肥料径流而导致的缺氧死亡区域。“这将意味着这些营养物质[氧气]对其他生物不可用，”艾略特说。“换句话说，也许我们是安全的，但其他生物不是。”
在当地层面上，这些变化将等于甚至大于由于大气中二氧化碳含量上升而已经发生的海洋酸化。“这将是一个非常严重的环境问题——但只是区域性的，而不是全球性的，”艾略特说。
艾略特模型的未来版本将必须包括一类未包含在其第一版中的消化甲烷的细菌，俄勒冈州立大学专门研究甲烷氧化菌的海洋微生物学家里克·科尔韦尔说，他参加了艾略特最近的一次演讲。这些尚未建模的细菌仅在厌氧条件下运行，这些条件通常仅在海洋沉积物中发现。如果传统的、依赖氧气的甲烷氧化菌耗尽水柱中的氧气，它可能会为厌氧消化甲烷的细菌继续消化甲烷的工作创造有利条件——将海洋的这些部分恢复到上一次在2.5亿年前盛行的条件，当时地球生命遭受了有史以来最具破坏性的大规模灭绝。
西雅图华盛顿大学的古生物学家彼得·沃德假设，这一事件，被称为大灭绝，是失控的全球变暖的结果，它使世界上大部分海洋在其整个深度都缺氧，导致大量硫化氢气体释放，这是厌氧细菌代谢的副产品。艾略特不愿推测他建模的现象是否可能是该事件的一部分，根据沃德的假设，该事件很可能是由完全不同的碳源引起的：从现在是西伯利亚一部分的地区的大规模火山喷发中喷出的二氧化碳。
科尔韦尔说：“你可以将这些[厌氧食甲烷细菌]称为‘生物过滤器’——它们会消耗一些正在进入水中的甲烷。”他补充说，这些细菌已经在黑海深处等缺氧环境中发挥着这种作用。
此外，来自挪威北部斯瓦尔巴群岛的最新结果表明，甲烷可能并不总是像艾略特的模型假设的那样从水柱中上升。在包括艾略特模型在内的大多数模型中，水中的甲烷氧化菌能够消化甲烷是因为甲烷扩散到水中。然而，在斯匹次卑尔根附近，从海底升起的250个羽流中包含了可以上升到水柱更高处才分散的大气泡，增加了它们可能完好无损地到达大气层的危险。
艾略特说，最终，他和他的团队无法排除北极的甲烷氧化菌被来自笼形水合物的大量甲烷气体喷发淹没的可能性。瓦伦丁推测，限制性营养物质将是氧气，但艾略特的模型提出了一些其他潜在的有趣可能性。
当被问及是否可以用一些可能提高甲烷氧化菌生产力的缺失营养物质（如铁）来给北冰洋施肥时，艾略特推测说：“我敢打赌，很快就会有人讨论工程化这种情况的潜力。这为地球工程类型提供了发挥创造力的机会。”