Misterul craterelor care explodeaza in Siberia

(Credit de imagine:

Evgeny Chuvilin

)

Pe o peninsulara indepartata din cercul arctic, rani enorme apar in permafrost – deoarece ceva care ingrijoreaza oamenii de stiinta izbucneste din subteran.

Eu

A aparut brusc si exploziv, lasand un semn de zdrentuit pe peisaj.

In jurul marginii craterului, pamantul este un amestec rupt, gri de gheata si bulgari de permafrost. Radacinile plantelor – expuse recent in jurul marginii – prezinta semne de arsura. Ne ofera o idee despre cat de violent s-a materializat aceasta gaura din mijlocul arcticii siberiene.

Din aer, murdaria proaspat expusa iese in evidenta impotriva tundrei verzi si a lacurilor intunecate din jurul ei. Straturile de pamant si stanca expuse in interiorul gaurii cilindrice sunt aproape negre si o piscina de apa se formeaza deja in partea inferioara pana cand oamenii de stiinta ajung la ea.

Printre ei se numara Evgeny Chuvilin, geolog la Institutul de Stiinta si Tehnologie Skolkovo, cu sediul la Moscova, Rusia, care a zburat in acest colt indepartat al Peninsulei Yamal din nord-vestul Siberiei pentru a arunca o privire. Aceasta gaura de 50 de metri adancime (50 m) ar putea contine parti cheie ale unui puzzle care l-a deranjat in ultimii sase ani de cand prima dintre aceste gauri misterioase a fost descoperita in alta parte a peninsulei Yamal.

Aceasta gaura, care avea o latime de aproximativ 20 de metri si o adancime de pana la 52 de metri, a fost descoperita de pilotii de elicoptere care treceau deasupra capului in 2014, la aproximativ 42 de kilometri de campul de gaz Bovanenkovo ​​din Peninsula Yamal. Oamenii de stiinta care l-au vizitat – inclusiv Mariana Leibman, om de stiinta sef al Institutului Criosferei Pamantului, care studiaza permafrostul in Siberia de mai bine de 40 de ani – l-au descris ca o caracteristica complet noua in permafrost. Analiza imaginilor din satelit a relevat ulterior ca craterul – acum cunoscut sub numele de GEC-1 – s-a format candva intre 9 octombrie si 1 noiembrie 2013.

Cel mai recent crater a fost vazut in august anul acesta de un echipaj de televiziune in timp ce treceau cu o echipa de oameni de stiinta de la Academia Rusa de Stiinte in timpul unei expeditii cu autoritatile locale din Yamal. Acesta aduce numarul total de cratere confirmate care au fost descoperite pe Yamal si in peninsula vecina Gydan la 17.

Oamenii de stiinta de la Institutul pentru probleme de petrol si gaze din cadrul Academiei de Stiinte din Rusia au vizitat cel mai nou crater in timpul unei expeditii la Yamal in august 2020 (credit: Evgeny Chuvilin)

Dar exact ceea ce face ca aceste gauri enorme din permafrost sa apara si cat de brusc se formeaza este in mare parte o enigma. Exista, de asemenea, intrebari fara raspuns despre ce inseamna pentru viitorul Arcticii, impreuna cu oamenii care locuiesc si lucreaza acolo. Pentru multi dintre cei care studiaza Arctica, ei sunt un semn nelinistitor ca acest peisaj rece, in mare parte nepopulat din nordul planetei noastre, sufera unele schimbari radicale.

Cu toate acestea, cercetarile recente incep acum sa ofere cateva indicii despre ceea ce s-ar putea intampla. Ceea ce este clar este ca aceste gauri nu se formeaza din cauza unei scaderi treptate, deoarece permafrostul se topeste si se deplaseaza sub suprafata. Ele explodeaza in fiinta.

„Pe masura ce are loc explozia, blocuri de sol si gheata sunt aruncate la sute de metri de epicentru”, spune Chuvilin. „Ne confruntam aici cu o forta colosala, creata de o presiune foarte mare. De ce este atat de mare ramane inca un mister ”.

Misterul pamantului care explodeaza in Siberia (Credit de imagine: Vasily Bogoyavlensky / Getty Images)

Chuvilin face parte dintr-un grup de oameni de stiinta rusi – colaboreaza cu colegi din intreaga lume – care au vizitat aceste cratere pentru a preleva probe si masuratori in speranta de a intelege mai multe despre ceea ce se intampla sub tundra.

Unii oameni de stiinta au comparat craterele cu criovulcani – vulcani care arunca gheata in loc de lava – despre care se crede ca exista in unele parti indepartate ale sistemului nostru solar de pe Pluto, luna lui Saturn, Titan si planeta pitica Ceres. Dar pe masura ce au fost studiate mai multe cratere arctice in diferite etape ale evolutiei lor, acestea au devenit cunoscute sub numele de „cratere cu emisii de gaze”. Numele ofera cateva indicii despre modul in care se crede ca se formeaza.

„Analiza bazata pe imagini prin satelit arata ca o explozie face o gaura uriasa in locul unui pingo sau movila”, spune Chuvilin. Pingosurile sunt dealuri in forma de cupola care se formeaza atunci cand un strat de pamant inghetat este impins in sus de apa care a reusit sa curga sub el si a inceput sa inghete. Pe masura ce apa ingheata, se extinde pentru a crea o movila. Cunoscute si in Rusia sub numele local Yakut „bulgunnyakhs”, ele tind sa creasca si sa cada odata cu anotimpurile. Unii din Canada s-au dovedit a avea pana la 1.200 de ani. Cu toate acestea, in majoritatea partilor din Arctica, aceste movile tind sa se prabuseasca in sine, mai degraba decat sa explodeze.

Este clar ca movilele din nord-vestul Siberiei se comporta diferit. Se umfla „foarte repede, urcand la cativa metri” inainte de a-si sufla brusc varful, explica Chuvilin. Si in loc sa inghete apa, ridicarea pare sa fie cauzata de o acumulare de gaz sub pamant.

„Pingosul dureaza zeci de ani sa se formeze si sa dureze mult timp”, spune Sue Natali, o ecologa arctica care studiaza permafrost si director al programului arctic la Woodwell Climate Research Center din Woods Hole, Massachusetts. „Aceste movile umplute cu gaz se formeaza in ordinea anilor.

”

Un studiu al inelelor de copaci din arbusti de salcie gasite printre resturile aruncate de explozia care a creat primul crater descoperit in 2014 sugereaza ca plantele se confrunta cu stres inca din anii 1940. Cercetatorii spun ca acest lucru s-ar fi putut datora deformarii solului.

„Cu toate acestea, exista dovezi ca ciclul de viata al craterelor cu emisii de gaze poate fi foarte scurt, variind de la 3-5 ani”, spune Alexander Kizyakov, un criolitolog la Universitatea de Stat din Moscova Lomonosov din Rusia. Un crater care s-a format la inceputul verii lui 2017, cunoscut sub numele de SeYkhGEC, a fost descoperit in imaginile din satelit ca a inceput sa deformeze solul pentru prima data in 2015.

Pentru a intelege mai multe despre cum se formeaza craterele, oamenii de stiinta s-au coborat in ​​gaurile adanci pentru a preleva probe (Credit: Sylvia Buchholz / Alamy)

Cicatrici si movile similare legate de emisiile de buzunar de gaze au fost gasite pe podeaua Marii Kara, chiar langa Peninsula Yamal, iar altele au fost gasite in Marea Barents. Dar pana acum, spune Natali, nimic similar nu a fost gasit pe uscat in alta parte a Arcticii.

Ceva despre permafrostul din Yamal si Gydan ii face predispusi la aceste movile care explodeaza. „Exista cateva trasaturi caracteristice ale peisajului acolo”, spune ea. „Este o zona in care exista un strat foarte gros de gheata, numit gheata tabulara, care formeaza un capac peste permafrost. Este, de asemenea, o zona in care exista o multime de caracteristici cunoscute sub numele de criopeg, care sunt zone de teren neinghetat inconjurat de permafrost – un fel de sandwich de permafrost. A treia caracteristica este depozitele foarte adanci de gaz si petrol. ”

S-ar putea sa-ti placa si:

  • Cea mai adanca gaura pe care am sapat-o vreodata
  • Cum curg raurile submarine pe fundul oceanului
  • Barbatii care se gandesc la „aurul diavolului”

Un crater examinat recent de Chuvilin – o gaura de 20 m (66 ft), cunoscuta sub numele de craterul Erkuta dupa raul pe a carui campie inundabila a aparut – pare sa se fi format pe locul unui lac uscat. Cand lacul a disparut, a lasat in urma un petic de pamant neinghetat sub el cunoscut sub numele de talik, unde s-a acumulat apoi gaz. Dar Chauvilin spune ca sursa exacta este inca in mare parte neclara. „Problema cheie in cercetarea craterelor este identificarea sursei de gaz care se acumuleaza sub suprafata permafrostului”, spune Chuvilin. „Odata ce craterul este acolo, gazul a disparut deja”.

Refacerea evolutiei acestor movile si modul in care ajunge gazul este acum o sursa intensa de studiu. „Este fascinant ca s-ar putea intampla un proces geochimic nou sau necunoscut anterior, pe care nu l-am fi imaginat niciodata”, spune Natali.

Cercetatorii suficient de curajosi pentru a cobori in cratere au descoperit niveluri ridicate de metan in bazinul de apa din partea de jos, sugerand ca gazul ar putea fi clocotit de jos. O teorie principala este ca aceste depozite adanci de gaz metan sub permafrost isi gasesc drumul pana la buzunarul de pamant neinghetat sub capacul inghetat. O alta idee este ca nivelurile ridicate de dioxid de carbon dizolvate in apa in aceste buzunare neinghetate incep sa se scurga pe masura ce apa incepe sa inghete, iar apa ramasa nu se poate tine pe gazul dizolvat.

O sursa alternativa atat de metan, cat si de dioxid de carbon ar putea fi microorganismele care prospera in buzunarul inghetat al solului, care descompune materialul organic si elibereaza gazele, spune Chuvilin. Analiza izotopica a metanului la un crater deosebit de dramatic pare sa confirme acest lucru, dar activitatea microbilor producatori de metan s-a dovedit a fi deosebit de scazuta in lacurile de la fundul craterelor recent formate – chiar si pentru conditiile reci in care acestea sunt gasite.

Un numar de cratere au fost gasite printre lacurile termokarstice din Yamal si peninsulele invecinate Gydan – locatiile a sapte sunt prezentate pe aceasta harta (Credit: Greg Fiske)

Dar metanul ar putea sa scurga si din gheata. Gazele pot fi prinse in interiorul cristalelor de apa din permafrost pentru a forma un material ciudat inghetat cunoscut sub numele de hidrat de gaz. Pe masura ce se topeste, gazul este eliberat.

„Se crede ca pot exista diferite mecanisme de formare care greu pot fi descrise de un singur model”, spune Chuvilin. „Depinde mult de mediu si de peisaj.” El arata ca cel putin un crater a fost gasit intr-o albie.

Indiferent de sursa, se crede ca gazul se acumuleaza in buzunarul neinghetat al solului, impingand calota de gheata solida tabulara in sus cu 16-19ft (5-6m) pana se rupe ca un fierbere. (Desi este grafica, analogia furunculului nu este una rea ​​- la fel ca utilizatorii de internet sunt fascinati de videoclipurile cu cosuri, asa ca unii oameni de stiinta se simt atrasi de craterele Yamal. „A fost combinatia necunoscutului si a riscului legat de aceste cratere asta m-a atras “, recunoaste Natali.)

Cand au izbucnit in sfarsit, cu siguranta par a fi spectaculoase. Noroiul si gheata de deasupra buzunarului umplut cu gaz, impreuna cu o mare parte din materialul din sectiunea necongelata, sunt aruncate spre exterior pana la 300 m distanta. Forta este atat de mare incat blocurile de pamant de pana la 3 ft (1m) in diametru sunt aruncate spre exterior, lasand in urma un crater cu un parapet ridicat, o gura larga si o gaura cilindrica mai ingusta – considerata a fi buzunarul neinghetat -. Pastorii de reni locali au raportat ca au vazut flacari si fum dupa o explozie de crater in iunie 2017 de-a lungul malurilor raului Myudriyakha. Satenii din apropierea orasului Seyakha – o asezare la aproximativ 33 km sud de crater – au sustinut ca gazul a continuat sa arda timp de aproximativ 90 de minute, iar flacarile au ajuns la 4-5m inaltime.

In aceasta regiune slab populata a lumii, sa se produca una atat de aproape de o asezare a dus la ingrijorare. Regiunea este, de asemenea, presarata cu conducte pentru infrastructura de petrol si gaze care incearca sa ajunga la depozitele de combustibili fosili ingropate sub permafrost.

„Nu stim inca daca acestea sunt ceva care ar putea reprezenta un risc pentru oamenii din Arctica”, spune Natali. Ea si colegii ei au incercat sa raspunda la aceasta intrebare, cautand semne ale altor cratere in imagini de satelit de inalta rezolutie.

„Odata ce gasim ceva care arata ca un crater, folosim apoi imagini de serie cu rezolutie foarte inalta [fotografii prin satelit ale aceleiasi locatii, facute in momente diferite] pentru a incerca sa rezolvam cand s-au format”, spune ea. Munca lor pare sa sugereze ca exista mai multe cratere acolo decat se credea anterior. „Am confirmat si validat pana acum doua noi locatii de crater. Avand in vedere ca, in 2013, nu stiam nimic despre ele, pare foarte probabil sa fie mai multe acolo. ”

Echipa lui Natali a descoperit un al treilea crater nou, in rezultatele publicate in februarie 2021. Au identificat inca 17 posibile cratere, dar analiza imaginilor de inalta rezolutie i-a determinat sa concluzioneze ca este posibil sa nu se fi format din emisiile de gaze explozive. “Este greu de validat pe deplin pana nu putem fi pe teren”, adauga Natali. Cercetarile lor au identificat o serie de alte schimbari bruste ale peisajului din regiune care nu fusesera detectate inainte legate de dezghetarea permafrostului. In total, au observat o schimbare de 5% a peisajului intre 1984 si 2007.

In cele din urma, Natali si echipa ei spera sa adune suficiente date pentru a putea automatiza procesul de cautare a craterelor. Scopul lor este de a crea un algoritm care poate prezice craterele inainte ca acestea sa se formeze, cautand movile cu emisii de gaze probabile in imaginile din satelit.

Infrastructura de gaze si petrol prezinta peisajul din nord-vestul Siberiei – campul de gaz Bovanenkovo ​​se afla la doar 26 de mile de unul dintre cratere (Credit: Alexander Nemenov / Getty Images)

„Speram sa ajungem la un punct in care ii putem vedea inainte de a se forma”, spune Natali. „Acesta este genul de informatii pe care doriti sa le cunoasteti in mod special atunci cand acestea se intampla intr-o zona in care locuiesc oameni, exista conducte si alte infrastructuri de gaze si petrol”.

Descoperirea exacta cat de comune sunt aceste cratere este in prezent un proces lent. Dupa nasterea lor violenta, majoritatea par sa dispara in peisaj aproape la fel de repede – golul lasat de explozie langa Seyakha – care masura 70m (230ft) latime pe alocuri si mai mult de 50m (164ft) adancime – inundat cu apa in doar patru zile datorita apropierii sale de rau. Aceasta tranzitie de la gaura la lac pare a fi un final destul de inofensiv al unui eveniment dramatic.

Alte cratere dureaza mai mult pentru a se inunda, dar peste un an sau doi marginile intunecate si pline de furie se erodeaza si se umplu cu apa pentru a deveni aproape indistincte de mii de alte mici lacuri rotunde – cunoscute sub numele de lacuri termokarst – care puncteaza peisajul. Exact cate dintre aceste lacuri sunt cicatricile craterelor cu emisii de gaze este inca neclar.

„Este probabil ca unele dintre lacurile din permafrost sa fie cratere cu emisii de gaze inundate”, spune Kizyakov. „Este prea devreme pentru a spune cat de comun este acest lucru ca mecanism de formare a lacurilor.”

Unii cercetatori au incercat sa identifice fostele cratere cu emisii de gaze masurand substantele chimice dizolvate in lacurile caracteristice, dar nu au reusit sa identifice niciun model.

Aflarea cat de frecvente sunt aceste evenimente este condusa de mai mult decat simpla curiozitate. Exista ingrijorari din ce in ce mai mari ca aparitia craterelor din nord-vestul Siberiei ar putea fi legata de schimbarile mai largi care au loc in Arctica din cauza schimbarilor climatice.

Temperaturile aerului de suprafata in Arctica se incalzesc de doua ori fata de media globala, ceea ce creste cantitatea de dezghet de permafrost in lunile de vara.

Acest lucru in sine transforma peisajul arctic, ducand la scufundari si alunecari de teren cunoscute sub numele de decongelari. Siberia se mandreste cu cea mai mare cadere de dezghet de pe planeta – megaslump-ul Batagaika, care a crescut de la a fi doar un gully in anii 1960 la o latime de aproape 3.000 de metri. ( Aflati mai multe despre megaslump-ul pe care localnicii il numesc „poarta iadului” . )

„Nu stiu nicaieri altundeva pe planeta ca schimbarile climatice determina modificarea structurii fizice a solului”, spune Natali.

Prinse in interiorul permafrostului arctic sunt cantitati uriase de carbon – cam de doua ori mai mult decat cantitatea actuala din atmosfera. Este in mare parte sub forma de ramasite inghetate de plante si alte materiale organice, impreuna cu metanul care a ramas prins in cristalele de gheata – hidratii de gaz pe care Chuvilin ii mentioneaza mai devreme. Pe masura ce solul se dezgheta, permite microorganismelor sa descompuna materia organica, eliberand metan si dioxid de carbon ca subproduse, in timp ce metanul prins in gheata se elibereaza si eliberat.

Cand apar pentru prima data, craterele sunt o priveliste spectaculoasa, deoarece explozia arunca pamantul si gheata pentru a lasa un gol cilindric profund (Credit: Vasily Bogoyavlensky / Getty Images)

Ca gaz puternic cu efect de sera, acest metan care se scurge din permafrost are potentialul de a accelera incalzirea globala si, astfel, conduce la o topire si mai mare.

Dar in Yamal, craterele au ridicat perspectiva unui alt proces care adauga si mai multa incertitudine buclei complexe de feedback intre temperaturile in crestere, dezghetarea permafrostului si eliberarea de gaze cu efect de sera. Daca se dovedeste ca depunerile de metan prinse adanc in subteran de permafrost incep sa se scurga in sus prin straturile de permafrost normal impenetrabile, ar putea fi un semn ca calota de gheata inghetata peste tundra devine mai permeabila. Acest lucru ar putea introduce noi niveluri de incertitudine cu privire la modul in care schimbarile din Arctica ar putea avea impact asupra incalzirii globale mai largi de pe planeta.

„Craterele sunt un indicator foarte socant al ceea ce se intampla mai mult in Arctica”, spune Natali. „Cand privesti schimbarile care au loc in acest peisaj, unele se produc treptat, iar altele brusc. Foarte putine apar exploziv, dar atrage atentia asupra modului in care toate aceste schimbari contribuie la gazele cu efect de sera din atmosfera. ”

In timp ce misterul craterelor lui Yamal este inca de rezolvat complet, ceea ce a fost dezvaluit pana acum sugereaza ca poate ar trebui sa-i urmarim cu atentie in viitor.

* Acest articol a fost actualizat la 4 decembrie pentru a reflecta cele mai recente rezultate ale echipei Sue Natali care indica faptul ca cele 17 posibile cratere cu emisie de gaz pe care le identificasera nu s-ar fi format in acest fel. O noua actualizare a fost facuta pe 16 februarie pentru a include detalii despre un al treilea nou crater cu emisie de gaz descoperit de echipa Natali.

–

Alaturati-va unui milion de fani Viitor placandu-ne pe Facebook sau urmati-ne pe Twitter sau Instagram .

Daca ti-a placut aceasta poveste, inscrie-te la buletinul informativ saptamanal bbc.com , numit „Lista esentiala”. O selectie selectata de povesti de la BBC Future , Culture , Worklife si Travel , livrate in casuta de e-mail in fiecare vineri.

ARTICOLE SIMILAREDE LA ACELAȘI AUTOR