Мистерията на експлодиращите сибирски кратери

Мистерията на експлодиращите сибирски кратери
Мистерията на експлодиращите сибирски кратери
Anonim

На далечния полуостров Ямал, разположен отвъд Северния полярен кръг, във вечната замръзналост започнаха да се появяват огромни рани - нещо се случва под земята, после нещо избухва от дълбините към повърхността, предизвиквайки безпокойство за учените. Руските и американските учени разказват за възможните причини за това явление.

Тези рани на земята се появиха внезапно и моментално, след което на повърхността останаха огромни петна.

В краищата на получения кратер почвата представлява сива и груба смес от лед и парчета вечна замръзналост. Корените на растенията - те са се появили на повърхността след образуването на кратер - имат следи от изгаряне по тях. Това ни позволява да преценим какви мощни сили са участвали във формирането на тази дупка, разположена в централната част на Сибирската Арктика.

Когато се гледа от въздуха, новооткритата гола земя веднага порази на фона на зелена тундра и тъмни езера около нея. Слоевете земя и скали, които могат да се видят в тази цилиндрична дупка, са почти черни на цвят и докато учените достигнат това място, водата вече е започнала да се натрупва на дъното.

Сред тях беше Евгений Чувилин, геолог от базирания в Москва Институт за наука и технологии „Сколково“. Той отлетя със самолет до този отдалечен ъгъл на полуостров Ямал в северозападен Сибир, за да види феномена. Тази яма, дълбока 50 метра, може да съдържа ключови части от пъзела, които го преследват през последните шест години от откриването на първата такава дупка другаде на полуостров Ямал.

Този кратер (широк 20 метра и дълбок 52 метра) е открит от пилот на хеликоптер, летящ над него през 2014 г. Това се случи на около 42 километра от находището на природен газ Бованенково на полуостров Ямал. Учените, които посетиха обекта, включително Марина Лейбман, главен изследовател в Института по криосфера на Земята (Сибирски клон на РАН), който изучава вечна замръзналост в Сибир повече от 40 години, нарекоха това, което видяха там като напълно ново явление в района на вечната замръзналост. Анализатори, които изучаваха сателитни снимки, по -късно съобщиха, че този кратер за емисии на газ (GEC) - наречен GEC -1 - се е образувал някъде между 9 октомври и 1 ноември 2013 г.

Последният от тези кратери беше открит през август тази година от членове на телевизионен екип, когато прелетяха над обекта с учени от Руската академия на науките и местни служители по време на експедиция до Ямал. Така общият брой на кратерите, открити на Ямал и на съседния полуостров Гидан, достигна 17.

Причините за появата на тези огромни дупки във вечната замръзналост, както и скоростта на тяхното образуване, остават загадъчни. Има и въпроси без отговор какво биха могли да означават за бъдещето на Арктика и за хората, които живеят и работят там. За много арктически изследователи появата на тези спадове е тревожен знак, което изглежда означава, че в тези студени и слабо населени райони в северната част на нашата планета се извършват радикални промени.

Последните изследвания обаче доведоха до някои спекулации за това какво всъщност се случва там. Ясно е, че тези дупки не се образуват в резултат на постепенни валежи, тъй като вечната замръзналост се топи и потъва под повърхността. Образованието им е експлозивно.

„Когато възникне експлозия, големи парчета земя и лед се хвърлят на стотици метри от епицентъра й“, казва Чувилин. „Тук имаме работа с колосална сила, създадена от много високо налягане. Остава загадка обаче, че този натиск е толкова висок."

Чувилин е част от група руски учени - те си сътрудничат с колегите си по целия свят - които посещават сайтовете на тези кратери, за да събират проби и да извършват различни измервания. Те се опитват да разберат по -добре какво се случва в дълбините на тундрата, под нейната повърхност.

Някои учени сравняват тези кратери с криовулкани - вулкани, които изхвърлят лед вместо лава. Общоприето е, че такива вулкани съществуват в някои отдалечени части на нашата Слънчева система - на Плутон, Титан, Луната на Сатурн, а също и на планетата джудже Церера. Въпреки това, с натрупването на наблюдения в различни периоди от тяхната еволюция, получените дупки започнаха да се наричат „газови емисионни кратери“. Това име ви позволява да добиете представа за естеството на тяхното формиране.

„Анализът, извършен въз основа на изображения, получени с помощта на спътници, показва, че в резултат на експлозията се образува гигантска дупка на мястото на малка могила от вдлъбнатини“, казва Чувилин. Тези възвишения са сводести и те се образуват в момента, когато слой замръзнала почва се изтласква на повърхността от водата и след това натрупаната там вода започва да замръзва. Полученият лед се разширява и образува малък хълм. Такива възвишения, за които местната якутска дума „bulgunnyakh“се използва и на руски, се появяват и изчезват при смяна на сезоните. Въпреки това, в голяма част от Арктика тези надигащи се могили в крайна сметка потъват в земята, вместо да експлодират.

Очевидно е, че тези възвишения в северозападната част на Сибир се държат по различен начин. Според Чувилин те бързо растат и достигат височина от няколко метра, но след това върхът им избухва изведнъж. Очевидно не ледената вода ги изтласква на повърхността, а газът, натрупващ се под земята.

„Тези издутини се образуват с течение на времето“, казва Сю Натали, еколог и арктически експерт [тя изучава вечна замръзналост и е директор на Арктическата програма за Woods Hole, Масучузетски център за изследване на климата. Джордж Уудуел (Woodwell Climate Research Center)]. "Тези видове напълнени с газ могили се образуват през годините."

Изследване на едногодишните пръстени от върбови клони, намерени сред изхвърлената скала (това се случи през 2014 г. след експлозията и образуването на първия кратер), доведе до заключението, че тези растения са подложени на стрес от 40 -те години на миналия век. Експертите смятат, че това е можело да се случи в резултат на деформация на почвата.

„Има обаче доказателства, че жизненият цикъл на кратерите за емисии на газ може да бъде много кратък, вариращ от три до пет години“, казва Александър Кизяков, криолитолог от Московския държавен университет „Ломоносов“. Един от кратерите, образуван през лятото на 2017 г. и известен като SeYkhGEC, открит с помощта на сателитно изображение, за първи път започна да се образува в почвата през 2015 г.

Същите следи и отоци, свързани с отделянето на газови джобове, са открити на дъното на Карско море, близо до полуостров Ямал и други в района на Баренцово море. Въпреки това, според Натали, нищо подобно не е открито на сушата в други части на Арктика.

Някои процеси, свързани с вечната замръзналост в Ямал и полуостров Гидан, са причината за експлозията на такива хълмове. „Почвата там има определени свойства“, казва тя.- Там се образува много тънък слой лед, той е плосък лед, който образува един вид плътна горна част на вечната замръзналост. Освен това там се образуват и множество криопегове, тоест области от незамръзнала почва, заобиколени от истинска вечна замръзналост - можем да кажем, че това са един вид сандвичи. Има и трета характерна особеност - много дълбоко разположени находища на нефт и природен газ”.

Един от тези кратери е изследван наскоро от Чувилин - ширината на кратера му е 20 метра, той е кръстен "Еркута" на името на реката, в заливната зона на която се е появил. Очевидно се е образувал на дъното на сухо езеро. Когато езерото изчезна, там остана незамръзнал слой почва, който се нарича талик и там започва да се натрупва газ. Чувилин обаче смята, че точният източник на образуването на кратера все още не може да бъде посочен. „Основният въпрос при изследването на кратера е да се определи източника на газ, който се натрупва под вечната замръзналост“, казва Чувилин. "Веднага щом се появи кратер, там вече няма газ."

Местни животновъди съобщиха, че са видели пламъци и дим след взрив на кратер през юни 2017 г.

Понастоящем внимателно се проучват въпросите, свързани с еволюцията на тези надигащи се могили, както и с това как газът попада там. „Представлява голям интерес, че тук може да се изправим пред нов или неизвестен досега геохимичен процес, за който преди това нямахме представа“, казва Натали.

Достатъчно смели изследователи, спускащи се в такива кратери, откриха там повишени нива на метан, което предполага, че този газ вероятно се покачва отдолу. Една от водещите теории е, че метанът, разположен на големи дълбочини под слоя вечна замръзналост, се опитва да се издигне нагоре през незамръзнали джобове, в резултат на което се натрупва под ледения слой. Според друга идея, високото съдържание на въглероден диоксид във водата в такива размразени джобове започва да се покачва нагоре, когато водата замръзне, а останалата вода не е в състояние да задържи разтворения газ.

В допълнение към метана и въглеродния диоксид, кратерите могат да бъдат причинени и от микроорганизми, присъстващи в незамръзнали почвени джобове. Те разграждат органичните материали, което води до образуване на газове, каза Чувилин. Изследването на изотопи на метан в един от тези кратери изглежда подкрепя тази гледна точка, но е установено, че активността на микробите, произвеждащи метан, е изключително ниска в езерата, образувани в дъното на такива кратери - ниска дори за студени географски ширини, където се намират.

Въпреки това, метанът може да проникне и директно през лед. Газовете могат да се задържат във водни кристали във вечна замръзналост и тогава те образуват доста странни материали, известни като газови хидрати. При размразяването им се отделят газове.

„Може би има други механизми на формиране, които е трудно да се представят под формата на един -единствен модел“, казва Чувилин. "Много зависи от околната среда и естеството на района." По думите му най -малко един кратер е намерен в коритото на реката.

Независимо от източника, може да се предположи, че газовете се натрупват под незамръзнали слоеве на земята, започват да повдигат плътна кора от лед на 5-6 метра и след това се пукат като кипене (Въпреки че това е много ярка аналогия, това е не е толкова лошо, много подобни потребители на интернет се възхищават от видеоклипове на хора, които изстискват пъпките си, а някои учени са възхитени от един вид кратери на Ямал. „Това беше комбинация от неизвестното и риска, свързан с тези кратери и това ме привлича “, - признава Натали).

Когато тези могили най -накрая експлодират, всичко всъщност изглежда доста цветно. Земята и ледът върху тези пълни с газ джобове, както и друго съдържание на незамразените части, се издигат на 300 метра височина след експлозията. Експлозията е толкова мощна, че парчета земя с дебелина метър се издигат нагоре, което води до висок парапет, широка уста и по -тясна цилиндрична дупка близо до кратера - смята се, че това е незамръзнал джоб. Местни пазители на елени казват, че са видели пламъци и дим след експлозия в един кратер през юни 2017 г. край бреговете на река Мидрияха. Жителите на близкото село Сеяха - то се намира на около 33 километра южно от този кратер - казват, че газът гори почти 90 минути, а височината на пламъка достига 4-5 метра.

След година -две краищата на тази тъмна и мрачна рана се разпадат и се пълнят с вода.

Този регион е един от най -слабо населените на планетата, но образуването на кратери толкова близо до селището е обезпокоително. В региона има и голям брой нефтопроводи и газопроводи и други инфраструктурни елементи, всички от които се използват за извличане на изкопаеми горива, скрити под вечната замръзналост.

„Все още не знаем дали това представлява риск за хората в Арктика“, казва Натали. Тя и нейните колеги се опитват да отговорят на този конкретен въпрос и също така търсят други кратери, използващи сателитни изображения с висока разделителна способност.

„След като намерим нещо, което прилича на кратер, използваме последователност от изображения с много висока разделителна способност, което означава, че говорим за сателитни снимки, направени в различно време, и след това се опитваме да установим кога са се образували“, казва тя. Очевидно работата на тези специалисти предполага, че там има повече кратери, отколкото се смяташе досега. „Досега идентифицирахме и потвърдихме местата на образуване на два нови кратера и има още няколко кратера, с потвърждението на съществуването на които в момента се занимаваме. Имаме около две дузини от тези кратери в категорията „много вероятно“и в момента сме в процес на проверката им. Като се има предвид факта, че през 2013 г. изобщо не знаехме нищо за тях, може да има още повече.

В крайна сметка Натали и членовете на нейния екип се надяват да съберат достатъчно данни, за да автоматизират процеса на търсене. Тяхната основна цел е да разработят алгоритъм, който да предскаже появата на кратери още преди да се образуват, а за това е необходимо да се търсят газообразни могили, използващи изображения, получени от спътници.

„Надяваме се да постигнем резултат, който ще ни позволи да определим местоположението на възможните кратери, дори преди да се образуват“, казва Натали. „Необходимостта от получаване на информация за такива процеси е особено голяма в онези райони, където живеят хората, където преминават тръбопроводи, където се намират елементи от нефтената и газовата инфраструктура.“

Опитът да се установи колко често са тези кратери е бавен процес. След насилствен процес на формиране повечето от тях изчезват почти толкова бързо. Например дупката, образувана след експлозията край село Саяха - широка 70 метра и дълбока повече от 50 метра - беше пълна с вода само четири дни по -късно, което беше причинено от близостта на реката. Този вид трансформация на дупка в езеро може да се счита за доста безобиден завършек на такъв драматичен феномен.

Други кратери се пълнят с вода по -бавно, но след година или две острите ръбове на тази тъмна и мрачна рана се срутват, напълват се с вода и стават почти неразличими от хилядите други малки кръгли езера - те се наричат термокарстови езера - разпръснати навсякъде областта. Все още не е ясно кои от тези белези напомнят за емисиите на газ.

„Възможно е някои от тези езера в зоната на вечната замръзналост да са кратери, пълни с вода“, казва Кизяков. "Твърде рано е да се каже колко разпространен е механизмът на образуване на езеро."

Някои експерти се опитват да идентифицират езера, причинени от отделянето на газ, като анализират химикалите във водата, но досега не са успели да идентифицират някакви общи модели.

Опитите да се определи колко чести са подобни събития не е само въпрос на любопитство. Има нарастваща загриженост, че появата на такива кратери в северозападен Сибир може да бъде свързана с по -широки промени, настъпили в Арктика поради изменението на климата.

Повърхностните температури в Арктика се повишават два пъти над средното за света и това води до топене на големи количества вечна замръзналост през летните месеци.

Само това вече променя арктическия пейзаж и води до потъване на почвата и свлачища, които се наричат размразяване. Сибир изглежда има най -голям брой такива свлачища на планетата - най -големият от тях е басейнът Батагайк - първоначално, през 60 -те години на миналия век, е имало само малко дере, а сега ширината на този кратер е 900 метра.

„Доколкото знам, никъде на планетата изменението на климата не причинява такава промяна във физическия състав на почвата“, казва Натали.

Под арктическата вечна замръзналост се крие огромно количество въглерод - приблизително двойно повече от това, което в момента е в земната атмосфера. В по -голямата си част това са замразени останки от животни и други органични материали, както и метанът, улавен в тези ледени кристали - това са газовите хидрати, за които Чувилин говори по -рано. Когато почвата на повърхността се размрази, тя позволява на микроорганизмите да разграждат органичната материя и в резултат на това метанът и въглеродният диоксид се образуват като страничен продукт от този процес, докато метанът, съдържащ се в ледената маса, също се освобождава.

Мощен парников газ, този метан, изтичащ под слоевете вечна замръзналост, има потенциал да ускори глобалното затопляне и по този начин да причини по -нататъшно топене.

В Ямал обаче кратерите предполагат, че друг процес е обещаващ, добавяйки още по -голяма несигурност към сложната верига за обратна връзка между повишаващите се температури, топящата се вечна замръзналост и емисиите на парникови газове. Ако се окаже, че натрупаният дълбоко под слоя вечна замръзналост метан започва да изтича през обикновено непроницаемите слоеве от вечна замръзналост, това може да е сигнал, че замръзналата ледена кора над повърхността на тундрата става все по -пропусклива. Това би могло да означава още по -голяма несигурност относно това как промените в Арктика ще повлияят на по -широкото глобално затопляне на нашата планета.

„Тези кратери са много шокиращо доказателство за това, което се случва в Арктика в по -широк план“, казва Натали. - Ако погледнете промените, които се случват в целия този регион, тогава някои от тях настъпват постепенно, а други - внезапно. Много малко от тях са експлозивни, но всичко това ни кара да обърнем внимание как всички те допринасят за увеличаване на емисиите на парникови газове в атмосферата”.

Въпреки че експертите все още не са разгадали мистерията на кратерите на Ямал, вече може да се заключи, че вероятно ще трябва да ги следим отблизо в бъдеще.

Препоръчано: