Исследователи заметили первые дыры в вечной мерзлоте Сибири в 2014 году, но им потребовалось десять лет, чтобы понять их происхождение.
Загадочные кратеры, впервые обнаруженные на Ямале, достигали 30 м в диаметре и более 50 м в глубину, однако причина их появления оставалась неясной. Вокруг кратера были выбросы, что указывало на взрывной характер образования, но конкретных данных тогда не было. За последующее десятилетие на Ямале и Гыдане появилось множество таких дыр, и ученые наконец смогли пролить свет на этот феномен.
Инженер-химик Ана Моргадо из Кембриджского университета заявила, что значительные выбросы метана из кратеров могут усугубить глобальное потепление. Исследователи обнаружили, что для этого явления необходимы специфические геологические условия. Международная команда ученых из Испании и Великобритании пояснила, что газ просто не испаряется из тающей мерзлоты из-за повышения температуры — это лишь часть процесса, а для столь крупных взрывов нужны другие факторы.
По словам геофизика Хулиана Картрайта из Испанского национального исследовательского совета, существует два возможных механизма, вызывающих такие взрывы: либо химическая реакция, либо физический процесс. Не найдя признаков химической реакции, исследователи предположили, что причиной является физический процесс, связанный с осмосом — движением жидкостей для выравнивания концентрации растворенных веществ.
Проще говоря, при нагревании вечной мерзлоты поверхностный слой почвы оттаивает и просачивается глубже, доставляя талую воду к более глубоким слоям. Обычно эта вода не проникает глубоко, но изменение климата позволяет ей достигать слоя соленой воды, называемого криопэгом. Из-за солености и давления криопэг обычно не замерзает и удерживает гидраты метана под высоким давлением и низкой температурой.
Когда талая вода начинает проникать в криопэг, этот соленый слой не только впитывает ее, но и работает как осмотический насос. Под влиянием осмоса увеличивается подземное давление, что приводит к трещинам в верхнем слое мерзлоты. Когда гидраты метана теряют свое «укрытие», они быстро переходят в газ и высвобождаются взрывом. Ранее считалось, что этот процесс требует тысячелетий, однако новые данные показывают, что осмотические силы ускоряют его, и образование кратеров может происходить всего за несколько десятилетий.
Результаты исследования опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
