På den fjerne Yamal -halvøya, som ligger utenfor polarsirkelen, begynte enorme sår å dukke opp i permafrosten - noe skjer under jorden, så bryter noe ut fra dypet til overflaten, noe som skaper bekymring for forskere. Russiske og amerikanske forskere forteller om de mulige årsakene til dette fenomenet.
Disse sårene på bakken dukket opp plutselig og umiddelbart, hvoretter store lommemerker forble på overflaten.
I kantene på det resulterende krateret er jorda en grå og grov blanding av is og biter av permafrost. Røttene til planter - de dukket opp på overflaten etter dannelsen av et krater - har spor av forbrenning på seg. Dette lar oss bedømme hvilke mektige krefter som deltok i dannelsen av dette hullet som ligger i den sentrale delen av det sibiriske arktiske området.
Når det sees fra luften, slår det nylig oppdagede nakne landet umiddelbart på bakgrunn av grønn tundra og mørke innsjøer rundt det. Jordlagene og steinene som kan sees inne i dette sylindriske hullet er nesten svarte i fargen, og da forskere nådde dette stedet, hadde det allerede begynt å samle seg vann i bunnen.
Blant dem var Evgeny Chuvilin, geolog ved Moskva-baserte Skolkovo Institute of Science and Technology. Han fløy med fly til dette avsidesliggende hjørnet av Yamal -halvøya i det nordvestlige Sibir for å se fenomenet. Denne gropen, 50 meter dyp, kan inneholde viktige brikker i puslespillet som har hjemsøkt ham de siste seks årene siden oppdagelsen av det første hullet andre steder på Yamal -halvøya.
Dette krateret (20 meter bredt og 52 meter dypt) ble oppdaget av en helikopterpilot som fløy over det i 2014. Det skjedde omtrent 42 kilometer fra naturgassfeltet Bovanenkovo på Yamal -halvøya. Forskere som besøkte stedet, inkludert Marina Leibman, sjefforsker ved Institute of the Cryosphere of the Earth (Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences), som har studert permafrost i Sibir i mer enn 40 år, kalte det de så der som et helt nytt fenomen i permafrostregionen. Analytikere som studerte satellittbilder rapporterte senere at dette gassutslippskrateret (GEC) - kalt GEC -1 - dannet en gang mellom 9. oktober og 1. november 2013.
Den siste av disse kratrene ble oppdaget i august i år av medlemmer av et TV -team, da de fløy over stedet med forskere fra Russian Academy of Sciences og lokale tjenestemenn under en ekspedisjon til Yamal. Dermed nådde det totale antallet kratere som ble funnet på Yamal og på den nærliggende Gydan -halvøya 17.
Årsakene til utseendet til disse enorme hullene i permafrosten, så vel som hastigheten på dannelsen, er imidlertid fortsatt mystiske. Det er også ubesvarte spørsmål om hva de kan bety for fremtiden for Arktis og for menneskene som bor og jobber der. For mange arktiske forskere er utseendet på disse fallene et bekymringsfullt tegn, som ser ut til å bety at det skjer noen radikale endringer i disse kalde og tynt befolkede områdene nord på planeten vår.
Nyere forskning har imidlertid ført til noen spekulasjoner om hva som faktisk skjer der. Det som er klart er at disse hullene ikke dannes som et resultat av gradvis nedbør ettersom permafrosten smelter og synker under overflaten. Utdannelsen deres er eksplosiv.
"Når en eksplosjon skjer, blir store biter land og is kastet hundrevis av meter fra episenteret," sier Chuvilin. “Vi har her å gjøre med en kolossal kraft skapt av veldig høyt trykk. Det er imidlertid et mysterium at dette presset er så høyt."
Chuvilin er en del av en gruppe russiske forskere - de samarbeider med sine kolleger rundt om i verden - som besøker stedene til disse kratrene for å samle prøver og utføre forskjellige målinger. De prøver å forstå hva som skjer i dypet av tundraen, under overflaten.
Noen forskere sammenligner disse kratrene med kryovulkaner - vulkaner som spytter ut is i stedet for lava. Det er allment akseptert at slike vulkaner eksisterer i noen avsidesliggende deler av vårt solsystem - på Pluto, Titan, månen til Saturn, og også på dvergplaneten Ceres. Med akkumulering av observasjoner i forskjellige perioder av utviklingen begynte de resulterende hullene å bli kalt "gassutslippskrater". Dette navnet lar deg få en ide om arten av deres dannelse.
"Analysen utført på grunnlag av bilder som er oppnådd ved hjelp av satellitter viser at som et resultat av eksplosjonen dannes et gigantisk hull i stedet for en liten haug med heving," sier Chuvilin. Disse høyder er hvelvet, og de dannes i det øyeblikket et lag av frossen jord presses til overflaten av vann, og deretter begynner vannet som er akkumulert der å fryse. Den resulterende isen ekspanderer for å danne en liten ås. Slike høyder, som det lokale Yakut -ordet “bulgunnyakh” også brukes på russisk, vises og forsvinner når sesongene endres. Men i store deler av Arktis synker disse hevende haugene til slutt i bakken i stedet for å eksplodere.
Det er åpenbart at disse høyder i nordvest i Sibirien oppfører seg annerledes. I følge Chuvilin vokser de raskt og når en høyde på flere meter, men så eksploderer plutselig toppen. Tilsynelatende er det ikke frysende vann som skyver dem opp til overflaten, men gassen som samler seg under jorden.
"Disse bulene har blitt dannet over tid," sier Sue Natali, økolog og arktisk ekspert [hun studerer permafrost og er direktør for Arctic Program for Woods Hole, Massuchusetts Climate Research Center. Dem. George Woodwell (Woodwell Climate Research Center)]. "Denne typen gassfylte hauger dannes med årene."
En studie av årringene til pilgrener som ble funnet blant den kastede bergarten (dette skjedde i 2014 etter eksplosjonen og dannelsen av det første krateret) førte til den konklusjonen at disse plantene har vært under stress siden 1940 -tallet. Eksperter mener at dette kunne ha skjedd som følge av jorddeformasjon.
"Det er imidlertid bevis på at livssyklusen til gassutslippskrater kan være veldig kort, fra tre til fem år," sier Alexander Kizyakov, kryolitolog ved Lomonosov Moskva statsuniversitet. En av kratrene, som ble dannet sommeren 2017 og kjent som SeYkhGEC, oppdaget ved hjelp av et satellittbilde, begynte først å danne seg i jorda i 2015.
De samme sporene og hevelsene knyttet til frigjøring av gasslommer ble funnet på bunnen av Karahavet, nær Yamal -halvøya, og andre i Barentshav -regionen. Imidlertid har det ifølge Natalie ikke blitt funnet noe lignende på land i andre deler av Arktis.
Noen prosesser knyttet til permafrost i Yamal og Gydan -halvøya er årsaken til eksplosjonen av slike bakker. "Jorden der har visse egenskaper," sier hun.- Det dannes et veldig tynt islag der, det er plateis, som danner en slags tett øvre del av permafrosten. I tillegg dannes det også mange kryopegger der, det vil si områder med ufrosset jord omgitt av ekte permafrost - vi kan si at dette er en slags smørbrød. Det er også et tredje karakteristisk trekk - veldig dypt beliggende olje- og naturgassfelt”.
En av disse kratrene ble nylig studert av Chuvilin - bredden på krateret er 20 meter, den ble kalt "Yerkuta" etter elven, på flommarken som den dukket opp. Tilsynelatende dannet den seg på bunnen av en tørr innsjø. Da innsjøen forsvant, forble det et ufrosset jordlag der, som kalles en talik, og det er der gass begynner å samle seg. Imidlertid mener Chuvilin at den eksakte kilden til kraterformasjonen ennå ikke kan navngis. "Hovedspørsmålet i studiet av krateret er å bestemme kilden til gassen som akkumuleres under permafrosten," sier Chuvilin. "Så snart et krater dukker opp, er det ikke mer gass der."
Lokale reindriftsutøvere rapporterte å ha sett flammer og røyk etter at et krater eksploderte i juni 2017.
For tiden studeres problemstillinger knyttet til utviklingen av disse hevende haugene, og også hvordan gass kommer dit. "Det er av stor interesse at vi kan stå overfor en ny eller tidligere ukjent geokjemisk prosess her som vi ikke ante om før," sier Natalie.
Dristige nok oppdagere som går ned i slike kratere fant forhøyede metanivåer der, noe som tyder på at denne gassen sannsynligvis stiger nedenfra. En av de ledende teoriene er at metan, som ligger på store dyp under permafrostlaget, prøver å stige oppover gjennom ufrosne lommer, som et resultat av at det akkumuleres under islaget. I følge en annen idé begynner det høye innholdet av karbondioksid i vannet i slike tine lommer å stige oppover når vannet fryser, og det gjenværende vannet er ikke i stand til å holde den oppløste gassen.
I tillegg til metan og karbondioksid, kan kratere også skyldes mikroorganismer som finnes i ufrosne jordlommer. De bryter ned organiske materialer, noe som resulterer i dannelse av gasser, sa Chuvilin. Metanisotopanalyse ved et av disse kratrene ser ut til å støtte dette synspunktet, men aktiviteten til metanproduserende mikrober har vist seg å være ekstremt lav i innsjøer dannet i bunnen av slike kratere - lav selv for kalde breddegrader der de befinner seg.
Imidlertid kan metan også trenge direkte gjennom is. Gassene kan bli fanget inne i vannkrystaller i permafrost, og da danner de ganske merkelige materialer kjent som gasshydrater. Når de tines, frigjøres gasser.
"Kanskje det er andre dannelsesmekanismer som er vanskelig å representere i form av en enkelt modell," sier Chuvilin. "Mye avhenger av miljøet og natur i området." Minst ett krater, sa han, ble funnet på elvebunnen.
Uavhengig av kilden kan det antas at gasser akkumuleres under ufrosne lag av jorden, begynner å løfte opp en tett isskorpe 5-6 meter og deretter sprekke som en byll (Selv om dette er en veldig levende analogi, er det ikke så ille, det er veldig like Internett -brukere som er ærefrykt for videoer av mennesker som klemmer ut kvisene, og noen forskere er ærefrykt for en slags Yamal -kratere. “Det var en kombinasjon av det ukjente og risikoen forbundet med disse kratere, og det er det som tiltrekker meg , innrømmer Natalie).
Når disse haugene endelig eksploderer, ser det hele faktisk ganske fargerikt ut. Jorden og isen på toppen av disse gassfylte lommene, samt annet innhold i de frosne delene, stiger alle 300 meter i høyden etter eksplosjonen. Eksplosjonen er så kraftig at jordbiter en meter tykke stiger oppover, noe som resulterer i en høy brystning, en bred munn og et smalere sylindrisk hull nær krateret - det antas at dette er en frossen lomme. Lokale reindriftsutøvere sier at de så flammer og røyk etter en eksplosjon på ett krater i juni 2017 nær bredden av elven Mydriyakha. Innbyggere i den nærliggende landsbyen Seyakha - den ligger omtrent 33 kilometer sør for dette krateret - sier at gassen brant i nesten 90 minutter, og flammens høyde nådde 4-5 meter.
Etter et år eller to, oppløses kantene på dette mørke og dystre såret og fylles med vann.
Denne regionen er en av de tynnest befolkede på planeten, men kraterformasjonen så nær bosetningen er bekymringsfull. Regionen har også et stort antall olje- og gassrørledninger og andre infrastrukturelementer, som alle brukes til å utvinne fossilt brensel gjemt under permafrosten.
"Vi vet ennå ikke om dette utgjør en risiko for mennesker i Arktis," sier Natalie. Hun og hennes kolleger prøver å svare på dette spørsmålet, og leter også etter andre kratere som bruker satellittbilder med høy oppløsning.
"Når vi finner noe som ser ut som et krater, bruker vi en veldig høy oppløsningstidssekvens av bilder, noe som betyr at vi snakker om satellittbilder tatt på forskjellige tidspunkter, og deretter prøver vi å fastslå når de ble dannet," sier hun. Tilsynelatende antyder arbeidet til disse spesialistene at det er flere kratere der enn tidligere antatt. "Så langt har vi identifisert og bekreftet stedene for dannelsen av to nye kratere, og det er flere kratere, bekreftelsen på eksistensen som vi for tiden driver med. Vi har omtrent to dusin av disse kratrene i kategorien "veldig sannsynlig" og er for tiden i gang med å sjekke dem. Gitt at vi ikke visste noe om dem i det hele tatt i 2013, kan det være flere. Mer ".
Til syvende og sist håper Natalie og hennes teammedlemmer å samle inn nok data til å automatisere søkeprosessen. Hovedmålet deres er å utvikle en algoritme som kan forutsi utseendet til kratere allerede før de dannes, og for dette er det nødvendig å søke etter gasshauger ved hjelp av bilder hentet fra satellitter.
"Vi håper å oppnå et resultat som lar oss bestemme plasseringen av mulige kratere allerede før de dannes," sier Natalie. "Behovet for å skaffe informasjon om slike prosesser er spesielt stort i de områdene der mennesker bor, der rørledninger passerer, hvor elementer fra olje- og gassinfrastrukturen er plassert."
Å prøve å finne ut hvor vanlige disse kratrene er, er en treg prosess. Etter en voldsom dannelsesprosess, forsvinner de fleste av dem nesten like raskt. For eksempel ble hullet som ble dannet etter eksplosjonen nær landsbyen Sayakha - 70 meter bredt og mer enn 50 meter dypt - fylt med vann bare fire dager senere, som var forårsaket av elvenes nærhet. Denne typen transformasjon av et hull til en innsjø kan betraktes som en ganske ufarlig slutt på et så dramatisk fenomen.
Andre kratere fylles med vann saktere, men etter et eller to år kollapser de skarpe kantene på dette mørke og dystre såret, fylles med vann og blir nesten ikke til å skille fra de tusenvis av andre små sirkulære innsjøer - de kalles termokarstsjøer - spredt utover området. Det er ennå ikke klart hvilke av disse som er arr som minner om gassutslipp.
"Det er mulig at noen av disse innsjøene i permafrostsonen er kratere fylt med vann," sier Kizyakov. "Det er for tidlig å si hvor vanlig mekanismen for innsjødannelse er."
Noen eksperter prøver å identifisere innsjøer forårsaket av frigjøring av gass ved å analysere kjemikaliene i vannet, men så langt har de ikke klart å identifisere noen generelle mønstre.
Forsøk på å bestemme hvor hyppige slike hendelser er, er ikke bare et nysgjerrighet. Det er økende bekymring for at fremkomsten av slike kratere i Nordvest -Sibir kan være relatert til større endringer som skjer i Arktis på grunn av klimaendringer.
Overflatetemperaturer i Arktis stiger med det dobbelte av det globale gjennomsnittet, og dette forårsaker at store mengder permafrost smelter i sommermånedene.
Dette alene forandrer allerede det arktiske landskapet og fører til nedsenking av jord og skred, som kalles tinehell. Sibir ser ut til å ha det største antallet slike skred på planeten - det største av dem er Batagayk -bassenget - først på 1960 -tallet var det bare en liten kløft, og nå er bredden på dette krateret 900 meter.
"Så vidt jeg vet, er det ingen steder på kloden som klimaendringer forårsaker en slik endring i jordens fysiske sammensetning," sier Natalie.
Under den arktiske permafrosten er det en enorm mengde karbon - omtrent det dobbelte av det som er i jordens atmosfære. For det meste er dette frosne rester av dyr og andre organiske materialer, så vel som metanet som er fanget inne i disse iskrystallene - dette er gasshydratene som Chuvilin snakket om tidligere. Når jorda på overflaten tiner, tillater det at mikroorganismer bryter ned organisk materiale, og som et resultat dannes metan og karbondioksid som et biprodukt av denne prosessen, mens metanet i ismassen også bryter løs.
Denne metanen som slipper ut under lagene av permafrost, er en kraftig drivhusgass, og har potensial til å akselerere global oppvarming og dermed forårsake ytterligere smelting.
I Yamal antyder imidlertid kratrene at en annen prosess er lovende, og tilfører enda mer usikkerhet til en kompleks tilbakemeldingssløyfe mellom stigende temperaturer, smeltende permafrost og klimagassutslipp. Hvis det viser seg at metan som har samlet seg dypt under permafrostlaget begynner å sive ut gjennom de vanligvis ugjennomtrengelige lagene av permafrost, kan dette være et signal om at den frosne isskorpen over tundraoverflaten blir mer gjennomtrengelig. Dette kan bety enda mer usikkerhet om hvordan endringer i Arktis vil påvirke den globale oppvarmingen på planeten vår.
"Disse kratrene er veldig sjokkerende bevis på hva som skjer i Arktis mer bredt," sier Natalie. - Hvis du ser på endringene som skjer i hele denne regionen, så skjer noen av dem gradvis, mens andre - plutselig. Svært få av dem er eksplosive, men alt dette får oss til å ta hensyn til hvordan de alle bidrar til en økning i utslipp av klimagasser til atmosfæren”.
Selv om eksperter ennå ikke har avdekket mysteriet til Yamal -kratrene, kan det allerede konkluderes med at vi sannsynligvis må holde et godt øye med dem i fremtiden.
