Ученые из Великобритании и Испании раскрыли тайну взрывных кратеров в Сибири

Международная группа ученых из Великобритании и Испании объяснила механизм образования кратеров на Ямальском полуострове. Изменение климата и уникальная геология региона приводят к взрывному высвобождению метана. Исследование опубликовано в журнале GRL.

Международная исследовательская команда из Великобритании и Испании раскрыла механизм формирования кратеров в вечной мерзлоте Ямальского полуострова в Сибири.

Исследование опубликовано в авторитетном научном журнале Geophysical Research Letters (GRL).

Первое сообщение о появлении кратера диаметром примерно 70 метров в вечной мерзлоте на Ямале появилось в 2014 году. С тех пор аналогичные кратеры были найдены на Ямале и соседнем Гыданском полуострове.

Ранее предполагалось, что кратеры на Ямале образуются вследствие таяния многолетних льдов в полярных почвах в условиях потепления. Этот процесс приводит к взрывному высвобождению запертого в грунте метана.

Новые открытия в механизмах формирования кратеров

Однако новое исследование показывает, что одного потепления недостаточно для формирования таких воронок. Ученые изучили два основных механизма возникновения взрывов — химический и механический. В первом случае реакция развивается стремительно, как при детонации динамита. Во втором случае давление нарастает постепенно, напоминая процесс накачивания шины велосипеда, пока она не лопнет.

Исследователи пришли к выводу, что уникальная геология ямальских грунтов, содержащих слои с очень соленой водой (так называемые криопэги), является ключевой причиной прорыва метана на поверхность. Вода в этих слоях остается в жидком состоянии благодаря сочетанию давления и солености.

Под криопэгами находится слой метан-гидратов, кристаллизованных твердых веществ метан-вода, которые сохраняются в стабильном состоянии под воздействием высокого давления и низкой температуры.

Роль климатических изменений

Повышение температур дестабилизирует эти слои. Изменение климата приводит к таянию активного слоя, который постепенно опускается, доходя до криопэга и высвобождая воду, которая перемещается под влиянием осмотического давления. Однако в криопэге недостаточно пространства для удержания дополнительной талой воды, что сводит к росту давления. Это давление создает трещины в почве, которые распространяются вверх от криопэга к поверхности. Затем градиент давления меняет направление: трещины в почве вызывают резкое падение давления в глубине. Это изменение разрушает метан-гидраты под криопэгом, высвобождая метан и вызывая физический взрыв.

Исследование также показало, что процесс подготовки к взрыву может длиться десятилетиями, временной интервал которого совпадает с усилением глобального потепления, начавшимся в 1980-х годах.