Misterija eksplozije sibirskih kratera

Misterija eksplozije sibirskih kratera
Misterija eksplozije sibirskih kratera
Anonim

Na udaljenom poluotoku Yamal, koji se nalazi iza Arktičkog kruga, u vječnom ledu počele su se pojavljivati velike rane - nešto se događa pod zemljom, zatim nešto izbija iz dubine na površinu, izazivajući zabrinutost znanstvenika. Ruski i američki znanstvenici govore o mogućim razlozima ove pojave.

Ove rane na tlu pojavile su se iznenada i odmah, nakon čega su na površini ostali ogromni ubodi.

Na rubovima nastalog kratera tlo je siva i gruba mješavina leda i komadića vječnog mraza. Korijeni biljaka - pojavili su se na površini nakon stvaranja kratera - na sebi imaju tragove izgaranja. To nam omogućuje da prosudimo koje su moćne sile sudjelovale u formiranju ove rupe koja se nalazi u središnjem dijelu sibirskog Arktika.

Kada se gleda iz zraka, novootkrivena gola zemlja odmah upada u oči u pozadini zelene tundre i tamnih jezera oko nje. Slojevi zemlje i kamenja koji se mogu vidjeti unutar ove cilindrične rupe gotovo su crne boje, a dok su znanstvenici stigli na ovo mjesto, voda se već počela nakupljati na dnu.

Među njima je bio i Evgeny Chuvilin, geolog na moskovskom Institutu za znanost i tehnologiju Skolkovo. Odletio je avionom do ovog udaljenog ugla poluotoka Yamal na sjeverozapadu Sibira kako bi vidio fenomen. Ova jama, duboka 50 metara, može sadržavati ključne dijelove slagalice koji su ga progonili posljednjih šest godina od otkrića prve takve rupe drugdje na poluotoku Yamal.

Ovaj krater (širok 20 metara i dubok 52 metra) otkrio je pilot helikoptera koji je nad njim letio 2014. godine. To se dogodilo oko 42 kilometra od polja prirodnog plina Bovanenkovo na poluotoku Yamal. Znanstvenici koji su posjetili to mjesto, uključujući Marinu Leibman, glavnu istraživačicu na Institutu za kriosferu Zemlje (Sibirski ogranak Ruske akademije znanosti), koji već više od 40 godina proučava vječni mraz u Sibiru, nazvali su ono što su tamo vidjeli kao potpuno novi fenomen u području vječnog leda. Analitičari koji su proučavali satelitske snimke kasnije su izvijestili da je ovaj krater za emisiju plina (GEC) - nazvan GEC -1 - nastao negdje između 9. listopada i 1. studenog 2013. godine.

Posljednji od ovih kratera otkrili su u kolovozu ove godine članovi televizijske ekipe, kada su tijekom ekspedicije na Yamal preletjeli mjesto sa znanstvenicima iz Ruske akademije znanosti i lokalnim dužnosnicima. Tako je ukupan broj pronađenih kratera na Yamalu i na susjednom poluotoku Gydan dosegao 17.

Međutim, razlozi za pojavu ovih ogromnih rupa u vječnom ledu, kao i brzina njihovog formiranja, ostaju tajanstveni. Također postoje pitanja bez odgovora o tome što bi mogla značiti za budućnost Arktika i za ljude koji tamo žive i rade. Za mnoge arktičke istraživače, pojava ovih padova zabrinjavajući je znak, što izgleda da znači da se u tim hladnim i rijetko naseljenim područjima na sjeveru našeg planeta događaju neke radikalne promjene.

Međutim, nedavno istraživanje dovelo je do nekih nagađanja o tome što se tamo zapravo događa. Jasno je da te rupe nisu nastale kao rezultat postupnih oborina jer se vječni mraz topi i tone ispod površine. Njihovo obrazovanje je eksplozivno.

"Kad dođe do eksplozije, veliki komadi zemlje i leda bacaju se stotinama metara od njegova epicentra", kaže Chuvilin. “Ovdje imamo posla s kolosalnom silom stvorenom vrlo visokim pritiskom. Međutim, ostaje misterij da je ovaj pritisak toliko visok."

Chuvilin je dio skupine ruskih znanstvenika - oni surađuju sa svojim kolegama diljem svijeta - koji posjećuju mjesta ovih kratera radi prikupljanja uzoraka i provođenja različitih mjerenja. Pokušavaju bolje razumjeti što se događa u dubinama tundre, ispod njezine površine.

Neki znanstvenici uspoređuju ove kratere s kriovulkanima - vulkanima koji izbacuju led umjesto lave. Općenito je prihvaćeno da takvi vulkani postoje u nekim udaljenim dijelovima našeg Sunčevog sustava - na Plutonu, Titanu, Saturnovom mjesecu, a također i na patuljastom planetu Cereri. Međutim, s gomilanjem opažanja u različitim razdobljima njihove evolucije, nastale rupe počele su se nazivati „krateri za emisiju plina“. Ovaj naziv omogućuje vam da steknete dojam o prirodi njihovog formiranja.

"Analiza provedena na temelju snimaka dobivenih uz pomoć satelita pokazuje da se kao posljedica eksplozije stvara ogromna rupa na mjestu male nasipa", kaže Chuvilin. Ta su uzvišenja nadsvođena, a nastaju u trenutku kada se sloj smrznutog tla vodom gurne na površinu, a zatim se voda nakupljena tamo počne smrzavati. Dobiveni led se širi i formira malo brdo. Takva uzvišenja, za koja se lokalna jakutska riječ "bulgunnyakh" također koristi u ruskom, pojavljuju se i nestaju s promjenom godišnjih doba. Međutim, na većem dijelu Arktika, ti nasipi na kraju potonu u zemlju, a ne eksplodiraju.

Očito je da se ova uzvišenja na sjeverozapadu Sibira ponašaju drugačije. Prema Chuvilinu, oni brzo rastu i dosežu visinu od nekoliko metara, ali tada im vrh iznenada eksplodira. Očigledno, ne smrzava ih voda koja ih gura na površinu, već plin koji se nakuplja pod zemljom.

"Ove su izbočine nastale s vremenom", kaže Sue Natali, ekologinja i stručnjakinja za Arktik [proučava vječni mraz i direktorica je Arktičkog programa za šumsku rupu u Centru za istraživanje klime u Massuchusettsu. George Woodwell (Woodwell Climate Research Center)]. "Ovakve gomile ispunjene plinom stvaraju se godinama."

Proučavanje godišnjih prstenova vrbovih grana pronađenih među odbačenom stijenom (to se dogodilo 2014. nakon eksplozije i stvaranja prvog kratera) dovelo je do zaključka da su ove biljke pod stresom od 1940 -ih. Stručnjaci vjeruju da se to moglo dogoditi kao posljedica deformacije tla.

"Međutim, postoje dokazi da životni ciklus ispušnih plinova može biti vrlo kratak, u rasponu od tri do pet godina", kaže Alexander Kizyakov, kriolitolog s Moskovskog državnog sveučilišta Lomonosov. Jedan od kratera, nastao u ljeto 2017. godine i poznat pod imenom SeYkhGEC, otkriven pomoću satelitske snimke, prvi put se počeo formirati u tlu 2015. godine.

Isti tragovi i otekline povezani s oslobađanjem džepova plina pronađeni su na dnu Karskog mora, u blizini poluotoka Yamal, i drugi u regiji Barentsovog mora. Međutim, dosad, prema Natalie, ništa slično nije pronađeno na kopnu u drugim dijelovima Arktika.

Neki procesi povezani s permafrostom na Yamalu i poluotoku Gydan razlog su eksplozije takvih brežuljaka. "Tamošnje tlo ima određena svojstva", kaže ona.- Tamo nastaje vrlo tanak sloj leda, to je pločni led, koji čini svojevrsni gusti gornji dio vječnog leda. Osim toga, ondje se stvaraju i brojni kriopegovi, odnosno područja nezaleđenog tla okružena pravim vječnim mrazom - možemo reći da su to svojevrsni sendviči. Postoji i treća karakteristična značajka - vrlo duboko smještena polja nafte i prirodnog plina”.

Jedan od ovih kratera nedavno je proučavao Chuvilin - širina njegovog kratera je 20 metara, nazvan je "Yerkuta" po rijeci, u poplavnom području koje se pojavio. Očigledno je nastao na dnu suhog jezera. Kad je jezero nestalo, tamo je ostao nezamrznuti sloj zemlje, koji se naziva talik, i tu se počinje nakupljati plin. Međutim, Chuvilin vjeruje da se još ne može nazvati točan izvor nastanka kratera. "Glavno pitanje u proučavanju kratera je odrediti izvor plina koji se nakuplja pod vječnim mrazom", kaže Chuvilin. "Čim se pojavi krater, tamo više nema plina."

Lokalni stočari sobova izvijestili su da su vidjeli plamen i dim nakon eksplozije kratera u lipnju 2017.

Trenutno se pomno proučavaju pitanja vezana za evoluciju ovih uzvisina, kao i način na koji plin dolazi do njih. "Od velikog je interesa što se ovdje možemo suočiti s novim ili prije nepoznatim geokemijskim procesom o kojem prije nismo imali pojma", kaže Natalie.

Odvažni istraživači koji su se spuštali u takve kratere pronašli su tamo povišene razine metana, što ukazuje na to da se ovaj plin vjerojatno diže odozdo. Jedna od vodećih teorija je da se metan, koji se nalazi na velikim dubinama ispod sloja vječnog leda, pokušava podići prema gore kroz nezaleđene džepove, zbog čega se nakuplja pod ledenim slojem. Prema drugoj ideji, visoki sadržaj ugljičnog dioksida u vodi u takvim odmrznutim džepovima počinje rasti prema gore kako se voda smrzava, a preostala voda ne može zadržati otopljeni plin.

Osim metana i ugljičnog dioksida, kratere mogu uzrokovati i mikroorganizmi prisutni u nezaleđenim džepovima tla. Oni razgrađuju organske materijale, što rezultira stvaranjem plinova, rekao je Chuvilin. Čini se da analiza izotopa metana na jednom od ovih kratera podržava ovo gledište, ali je utvrđeno da je aktivnost mikroba koji proizvode metan izuzetno niska u jezerima nastalim na dnu takvih kratera - niska čak i za hladne geografske širine na kojima se nalaze.

Međutim, metan također može prodrijeti izravno kroz led. Plinovi se mogu zarobiti unutar kristala vode u vječnom ledu, a zatim tvore prilično čudne materijale poznate kao plinski hidrati. Prilikom odmrzavanja oslobađaju se plinovi.

"Možda postoje drugi mehanizmi formiranja koje je teško predstaviti u obliku jedinstvenog modela", kaže Chuvilin. "Puno ovisi o okolišu i prirodi područja." Najmanje jedan krater, rekao je, pronađen je na koritu rijeke.

Bez obzira na izvor, može se pretpostaviti da se plinovi nakupljaju ispod nezamrznutih slojeva zemlje, počinju dizati gustu koru leda 5-6 metara, a zatim se rasprsnuti poput vrenja (iako je ovo vrlo živa analogija, nije tako loše, vrlo su slični korisnici Interneta koji su zadivljeni video zapisima ljudi koji istiskuju prištiće, a neki znanstvenici su zadivljeni jednom vrstom kratera Yamal. "To je bila kombinacija nepoznatog i rizika povezanog s tim krateri, i to je ono što me privlači ", - priznaje Natalie).

Kad ovi humci napokon eksplodiraju, cijela stvar zapravo izgleda prilično šareno. Zemlja i led na vrhu ovih džepova napunjenih plinom, kao i drugi sadržaji odmrznutih dijelova, dignu se nakon eksplozije na 300 metara u visinu. Eksplozija je toliko snažna da se komadići zemlje debljine metar penju prema gore, što rezultira visokim parapetom, širokim ustima i užom cilindričnom rupom u blizini kratera - vjeruje se da se radi o nezamrznutom džepu. Lokalni stočari irvasi kažu da su vidjeli plamen i dim nakon eksplozije na jednom krateru u lipnju 2017. u blizini obale rijeke Mydriyakha. Stanovnici obližnjeg sela Seyakha - nalazi se oko 33 kilometra južno od ovog kratera - kažu da je plin gorio gotovo 90 minuta, a visina plamena dosegla je 4-5 metara.

Nakon godinu ili dvije rubovi ove tamne i tmurne rane raspadaju se i napune vodom.

Ova regija jedna je od najrjeđe naseljenih na planeti, međutim zabrinutost izaziva stvaranje kratera tako blizu naselja. Regija također ima veliki broj naftovoda i plinovoda i drugih infrastrukturnih elemenata, a svi se oni koriste za vađenje fosilnih goriva skrivenih pod vječnim mrazom.

"Još ne znamo predstavlja li to opasnost za ljude na Arktiku", kaže Natalie. Ona i njeni kolege pokušavaju odgovoriti na ovo pitanje, a također traže i druge kratere koristeći satelitske snimke visoke rezolucije.

"Kad nađemo nešto što izgleda kao krater, koristimo vremenski slijed slika vrlo visoke razlučivosti, što znači da govorimo o satelitskim snimkama snimljenim u različito vrijeme, a zatim pokušavamo ustanoviti kada su nastale", kaže ona. Očigledno, rad ovih stručnjaka sugerira da tamo ima više kratera nego što se mislilo. “Do sada smo identificirali i potvrdili mjesta nastanka dva nova kratera, a postoji još nekoliko kratera, potvrdom postojanja kojih se trenutno bavimo. Imamo oko dvadesetak ovih kratera u kategoriji "vrlo vjerojatno" i trenutačno ih provjeravamo. S obzirom na činjenicu da u 2013. o njima uopće nismo znali ništa, možda će ih biti još više.

Napokon, Natalie i članovi njezinog tima nadaju se da će prikupiti dovoljno podataka za automatiziranje procesa pretraživanja. Njihov glavni cilj je razviti algoritam koji bi predvidio pojavu kratera i prije njihovog formiranja, a za to je potrebno potražiti gomilane plinove pomoću slika dobivenih sa satelita.

"Nadamo se da ćemo postići rezultat koji će nam omogućiti da odredimo mjesto mogućih kratera i prije njihovog formiranja", kaže Natalie. "Potreba za dobivanjem informacija o takvim procesima osobito je velika u onim područjima gdje ljudi žive, gdje prolaze cjevovodi, gdje se nalaze elementi naftne i plinske infrastrukture."

Pokušaj da se ustanovi koliko su ti krateri uobičajeni spor je proces. Nakon nasilnog procesa formiranja, većina njih nestaje gotovo jednako brzo. Na primjer, rupa nastala nakon eksplozije u blizini sela Sayakha - široka 70 metara i duboka više od 50 metara - napunjena je vodom samo četiri dana kasnije, što je uzrokovano blizinom rijeke. Ova vrsta pretvaranja rupe u jezero može se smatrati prilično bezopasnim završetkom tako dramatičnog fenomena.

Ostali krateri sporije se pune vodom, ali nakon godinu ili dvije oštri rubovi ove tamne i tmurne rane sruše se, napune vodom i postaju gotovo nerazlučivi od tisuća drugih malih kružnih jezera - zovu se termokraška jezera - razasuta po cijelom svijetu Područje. Još nije jasno koji od ovih ožiljaka podsjeća na emisije plinova.

"Moguće je da su neka od ovih jezera u zoni vječnog leda krateri ispunjeni vodom", kaže Kizyakov. "Prerano je govoriti koliko je uobičajen mehanizam nastanka jezera."

Neki stručnjaci pokušavaju identificirati jezera uzrokovana ispuštanjem plina analizom kemikalija u vodi, ali do sada nisu uspjeli identificirati opće obrasce.

Pokušaji utvrđivanja koliko su takvi događaji česti nije samo stvar znatiželje. Postoji sve veća zabrinutost da bi pojava takvih kratera u sjeverozapadnom Sibiru mogla biti povezana s širim promjenama koje se događaju na Arktiku zbog klimatskih promjena.

Površinske temperature na Arktiku rastu dvostruko više od globalnog prosjeka, a to uzrokuje otapanje velikih količina trajnog leda u ljetnim mjesecima.

Samo ovo već mijenja arktički krajolik i dovodi do slijeganja tla i klizišta, koja se nazivaju odmrzavanje. Čini se da Sibir ima najveći broj takvih klizišta na planeti - najveći od njih je bazen Batagayk - isprva je šezdesetih godina prošlog stoljeća postojala samo mala jaruga, a sada je širina ovog kratera 900 metara.

"Koliko ja znam, nigdje na planeti klimatske promjene ne uzrokuju takvu promjenu fizičkog sastava tla", kaže Natalie.

Ispod arktičkog vječnog leda skrivena je ogromna količina ugljika - otprilike dvostruko veća od one koja je trenutno u Zemljinoj atmosferi. Uglavnom su to smrznuti ostaci životinja i drugih organskih materijala, kao i metan zarobljen unutar ovih kristala leda - to su plinski hidrati o kojima je Chuvilin ranije govorio. Kad se tlo na površini odmrzne, dopušta mikroorganizmima razgradnju organske tvari, a kao posljedica toga nastaju metan i ugljični dioksid kao nusprodukt ovog procesa, dok se metan koji se nalazi u ledenoj masi također oslobađa.

Moćan staklenički plin, ovaj metan koji izlazi ispod slojeva vječnog leda ima potencijal ubrzati globalno zagrijavanje i tako uzrokovati daljnje topljenje.

Na Yamalu, međutim, krateri sugeriraju da je još jedan proces obećavajući, dodajući još veću nesigurnost složenoj povratnoj sprezi između povišenih temperatura, taljenja permafrosta i emisije stakleničkih plinova. Ako se pokaže da metan koji se nakupio duboko ispod sloja vječnog leda počinje istjecati kroz obično nepropusne slojeve vječnog leda, to bi mogao biti signal da smrznuta ledena kora iznad površine tundre postaje sve propusnija. To bi moglo značiti još veću neizvjesnost o tome kako će promjene na Arktiku utjecati na šire globalno zagrijavanje na našem planetu.

"Ovi krateri vrlo su šokantan dokaz onoga što se šire događa na Arktiku", kaže Natalie. - Ako pogledate promjene koje se događaju u cijeloj ovoj regiji, onda se neke od njih događaju postupno, dok se druge - iznenada. Vrlo mali broj njih je eksplozivan, ali sve nas to tjera da obratimo pažnju na to kako svi oni doprinose povećanju emisije stakleničkih plinova u atmosferu”.

Iako stručnjaci tek trebaju razotkriti misterij kratera Yamal, već se može zaključiti da ćemo ih u budućnosti vjerojatno morati pomno pratiti.

Preporučeni: