Тайна взрывающихся кратеров Сибири
На отдаленном полуострове за Полярным кругом в вечной мерзлоте возникают огромные кратеры - они появляются внезапно и взрывоопасно, оставив рваную оспину на ландшафте, сообщает BBC.
Земля вокруг края кратера представляет собой рваную серую глыбу льда с комьями вечной мерзлоты. Корни растений, недавно обнаженные по краю, имеют признаки опаливания, что дает некоторое представление о том, с какой силой образовалась эта дыра в центре сибирской Арктики. Слои земли и породы, видимые внутри цилиндрической дыры, почти черные, а к тому времени, когда ученые добираются до кратера, на дне уже образуется лужа воды.
Первая подобная "яма" была обнаружена на полуострове Ямал шесть лет назад.
Эта дыра в земле шириной 20 м и глубиной до 52 м была замечена пилотами вертолетов, пролетавшими над нею в 2014 году, примерно в 42 км от Бованенковского газового месторождения на полуострове Ямал. Посетившие его ученые описали увиденное как совершенно новое явление в вечной мерзлоте. Позже анализ спутниковых изображений показал, что кратер, ныне известный как GEC-1, образовался где-то между 9 октября и 1 ноября 2013 года.
Последний кратер был замечен в августе этого года. Таким образом, общее количество подтвержденных кратеров, обнаруженных на Ямале и соседнем Гыданском полуострове, достигло 17.
Ученые Института проблем нефти и газа РАН посетили новейший кратер во время экспедиции на Ямал в августе 2020 года (Фото: Евгений Чувилин)
Но что именно вызывает появление этих огромных дыр в вечной мерзлоте, и как внезапно они образуются, все еще остается загадкой. Также остаются без ответа вопросы о том, что эти кратеры значат для будущего Арктики, а также людей, которые там живут и работают. Многие ученые, изучающие Арктику, это явление считают тревожным знаком, указывающим на то, что этот холодный, в основном безлюдный ландшафт на севере нашей планеты претерпевает некие радикальные изменения.
Однако недавние исследования начинают давать определенные подсказки, что на самом деле там происходит. Стало понятно, что эти отверстия образуются не из-за постепенного оседания почвы, когда вечная мерзлота тает и смещается ниже поверхности. Они взрываются.
«Когда происходит взрыв, глыбы земли и льда отбрасываются на сотни метров от эпицентра», - говорит геолог из Сколковского института науки и технологий Евгений Чувилин. «Здесь мы сталкиваемся с колоссальной силой, создаваемой очень высоким давлением. Почему оно такое высокое, до сих пор остается загадкой».
Некоторые ученые сравнивают кратеры с криовулканами - вулканами, извергающими лед вместо лавы, - которые, как считается, существуют в некоторых отдаленных частях солнечной системы на Плутоне, спутнике Сатурна Титане и карликовой планете Церера. Но по мере того, как все больше арктических кратеров изучается на разных этапах их эволюции, они стали известны как «кратеры с выбросами газа». Название дает некоторое представление о том, как они, как считается, образуются.
«Анализ, основанный на спутниковых снимках, показывает, что взрыв делает гигантскую дыру на месте пинго или насыпи», - говорит Чувилин.
Пинго - это куполообразные холмы, которые образуются, когда слой мерзлого грунта выталкивается водой, которая успела протечь под ним и начала замерзать. Когда вода замерзает, она расширяется, образуя холмик. Пинго имеют свойство подниматься и опускаться в зависимости от времени года. Было установлено, что некоторым таким "холмам" в Канаде примерно до 1200 лет. Однако эти холмы, как правило, в конечном итоге разрушаются сами по себе, а не взрываются.
Курганы на северо-западе Сибири ведут себя иначе. Они набухают «очень быстро, поднимаясь до нескольких метров», а потом внезапно взрываются», - объясняет Чувилин. И вместо замерзания воды подъем, по-видимому, вызван скоплением газа под землей.
«На формирование пинго требуются десятилетия, и они существуют долгое время», - говорит Сью Натали, арктический эколог, изучающая вечную мерзлоту и директор арктической программы в Центре климатических исследований Вудвелла в Вудс-Хоул, штат Массачусетс. «А заполненные газом курганы образуются в течение нескольких лет».
Подобные рубцы и холмы, связанные с выбросами газовых карманов, были обнаружены на дне Карского моря, недалеко от полуострова Ямал, а другие были найдены в Баренцевом море. Но пока ничего подобного на суше в других местах Арктики не обнаружено.
Местные оленеводы сообщили, что видели пламя и дым после взрыва воронки в июне 2017 года. Жители близлежащей Сеяхи - поселения примерно в 33 км к югу от кратера - утверждали, что газ продолжал гореть в течение около 90 минут, пламя достигло высоты 14-5 метров.
Исследователи спустились в кратеры и обнаружили повышенный уровень метана в воде, скопившейся на дне.
«Мы еще не знаем, может ли это представлять опасность для людей в Арктике», - говорят ученые,- «Кратеры - очень серьезный индикатор того, что происходит в Арктике в более широком смысле».
Температура приземного воздуха в Арктике повышается вдвое быстрее, чем в среднем в мире, что увеличивает количество оттаивания вечной мерзлоты в летние месяцы.
Это само по себе трансформирует арктический ландшафт, приводя к оседанию грунта и оползням, известным как оттепели. Сибирь может похвастаться, пожалуй, самой крупной оттепелью на планете - гигантской глыбой Батагайка, которая выросла из простого оврага в 1960-х годах до почти 900 метров в ширину.
Внутри арктической вечной мерзлоты находится огромное количество углерода - примерно в два раза больше, чем в настоящее время в атмосфере. В основном это замороженные остатки растений и другого органического материала, а также метан, который оказался в ловушке внутри кристаллов льда - газовых гидратов. По мере таяния почвы микроорганизмы разрушают органические вещества, выделяя метан и углекислый газ в качестве побочных продуктов, в то время как метан, захваченный льдом, также высвобождается.
Являясь мощным парниковым газом, метан, вытекающий из вечной мерзлоты, может ускорить глобальное потепление и, таким образом, вызвать еще большее таяние.
Но на Ямале кратеры открывают перспективу другого процесса, который добавляет еще больше неопределенности в сложную петлю обратной связи между повышением температуры, таянием вечной мерзлоты и выбросом парниковых газов. Если окажется, что отложения метана, захваченные вечной мерзлотой глубоко под землей, начинают просачиваться вверх через обычно непроницаемые слои вечной мерзлоты, это может быть признаком того, что ледяная шапка над тундрой становится более проницаемой. Что может создать новый уровень неопределенности в отношении того, как изменения в Арктике могут повлиять на более широкое глобальное потепление на планете.