Tajemnicze „kopce mrozu” rozsiane po Syberii czasami pękają, tworząc gigantyczne kratery — teraz naukowcy zbliżyli się o krok do odkrycia, co powoduje pękanie tych dziwnych garbów.
Kopce mrozowe to obszary wiecznej zmarzliny, które wybrzuszają się, gdy płyny gromadzą się pod powierzchnią. Zgodnie z trwającymi badaniami w Oddział Syberyjski Rosyjskiej Akademii Nauk (SBRAS), dwa odrębne „systemy” mogą prowadzić do tego wybrzuszenia: otwarty i zamknięty. W systemie otwartym woda i gaz gromadzące się pod wieczną zmarzliną przemieszczają się i wyciekają na powierzchnię przez pęknięcia. Natomiast w systemie zamkniętym woda i gaz są uwięzione w kieszeni, która się rozdymuje, wywierając coraz większe ciśnienie na wieczną zmarzlinę.
System otwarty jest podobny do pomysł, który badacze przedstawili na początku tego roku. W recenzji przedpremierowej opublikowanej 12 stycznia ZiemiaArXiv baza danych, naukowcy argumentowali, że gaz ziemny przemieszczający się między podłożem skalnym a leżącą nad nim wieczną zmarzliną prowadzi do topnienia od dołu. Topnienie to tworzy kieszenie w wiecznej zmarzlinie, w których mogą gromadzić się płyny, ale nie są one całkowicie odizolowane od gazu znajdującego się pod spodem lub od powierzchni. Kieszenie rosną w miarę napływania do nich większej ilości gazu, co prowadzi do większego topnienia i wzrostu ciśnienia, co powoduje pęcznienie gruntu.
Gaz ten to głównie termogeniczny metan, który prawdopodobnie powstaje nieprzerwanie jako produkt uboczny, gdy materia organiczna się nagrzewa. „Nazywamy to kuchnią [down there]ponieważ jest to trochę jak gotowanie i wytwarzanie gazu” Helge Hellevangprofesor nauk o środowisku na Uniwersytecie w Oslo w Norwegii i główny autor recenzji preprintu, powiedział serwisowi Live Science.
W zamkniętym systemie gaz i woda pochodzą z głębi podłoża skalnego. Płyny unoszą się i tworzą kieszeń wewnątrz wiecznej zmarzliny, która jest „otoczona zamarzniętymi skałami ze wszystkich stron”, według badaczy SBRAS, a zatem nie wycieka.
Powiązany: Podwodny robot w jeziorze Bajkał na Syberii ujawnia ukryte wulkany błotne — i aktywny uskok
Mimo rozróżnienia systemów otwartych i zamkniętych, nic nie stoi na przeszkodzie, aby jeden przekształcił się w drugi w miarę ewolucji wiecznej zmarzliny, powiedział Hellevang. Otwarty system może nawet wymagać zamknięcia, zanim będzie mógł utworzyć krater, powiedział.
Naukowcy wciąż nie są pewni, w jaki sposób gaz gromadzi się, tworząc kopce mrozu, ale wiedzą, że kopce mogą pękać spontanicznie i otwierać ogromne dziury w wiecznej zmarzlinie. Krater Jamał, mierzący około 65 stóp (20 metrów) szerokości i 165 stóp (50 m) głębokości, jest jednym z przykładów. Pilot helikoptera zauważył krater 26 mil (42 kilometry) od pola gazowego Bovanenkovo na północnym półwyspie Jamał w Rosji w 2014 roku. Od tego czasu naukowcy udokumentowali siedem kolejnych takich gigantycznych kraterów na Jamale i sąsiednich półwyspach Gydan.
Naukowcy z SBRAS powiedzieli, że kopce mrozu „eksplodują”, tworząc kratery, ale Hellevang się z tym nie zgadza. Eksplozje wymagają źródła zapłonu, takiego jak wysokie ciepło lub elektryczność, ale „bardzo trudno jest zapalić gaz w temperaturze poniżej zera” — powiedział. „To bardziej przypomina erupcję niż eksplozję”.
Możliwe, że otwarte systemy mogłyby wytworzyć ciśnienie niezbędne do wybuchu, ale wymagałoby to bardzo niskich przepływów gazu z systemu, powiedział Hellevang. Zamknięte systemy są bardziej skłonne do wywoływania wybuchów, ponieważ od razu gromadzą większe ciśnienie, powiedział.
„W przypadku obu systemów ryzyko erupcji może być większe, gdy wzrośnie temperatura i rozmarznie wieczna zmarzlina” – powiedział Hellevang.Zmiana klimatu osłabia powierzchnię poprzez rozmrażanie od góry”, powiedział. W pewnym momencie wieczna zmarzlina staje się tak cienka, że nie jest w stanie wytrzymać ciśnienia z kieszeni gazu poniżej, co może wywołać erupcje.
Nagłe erupcje gazu stanowią zagrożenie dla ludzi mieszkających na półwyspach Jamał i Gydan oraz dla infrastruktury, takiej jak gazociągi. Innym poważnym zmartwieniem, jak powiedział Hellevang, jest to, że „jeśli wieczna zmarzlina pokrywka na całą tę ogromną ilość metanu … to kratery te mogą w przyszłości stać się ścieżkami dla większej ilości wycieków metanu”. A to może wywołać jeszcze większe ocieplenie, powiedział.
