Категорії
Міста, країни, люди

Загадкові кратери в тундрі

У вічній мерзлоті на півострові Ямал після загадкових вибухів з’являються в ґрунті кратери. Дослідники шукають відповіді, що саме спричиняє це явище.

Після раптового вибуху під землею на поверхні утворюється провалля, по краю кратера якого залишається сірий рваний лід та грудки ґрунту вічної мерзлоти. Оголене коріння рослин мають сліди обпалень – свідчення того, що ці ями в арктичному Сибіру виникають через якісь бурхливі процеси.

Отвір шириною близько 20-ти і глибиною майже 52 м виявили пілоти гелікоптеру, який у 2014 році летів від газового родовища Бованенково на півострові Ямал. Вчені, що відвідали кратер (серед них і Маріана Лейбман, провідна наукова співробітниця Інституту кріосфери Землі, яка вже понад 40 років вивчає вічну мерзлоту Сибіру), описали його як абсолютно нове явище в арктичній зоні. Пізніший аналіз супутникових знімків показав, що кратер, який тепер має назву GEC-1, утворився десь в період між 9 жовтня і 1 листопада 2013 року.

Загальна кількість відомих кратерів на Ямалі і сусідньому півострові Гідан складає 17. Утім, що саме спричиняє появу цих великих дір у вічній мерзлоті, а також раптовість їхнього утворення, поки що залишається загадкою. Невідомим також є й те, який саме вплив вони здійснюють на Арктику, а також на людей, що живуть там і працюють. Для багатьох дослідників арктичного регіону ці провалля є тривожним знаком того, що ландшафт на півночі нашої планети зазнає кардинальних змін. На сьогодні вже стало очевидним – кратери не утворюються через поступове просідання ґрунту внаслідок того, що вічна мерзлота тане і зміщується. Вони є результатом вибухів.

«Коли відбувається вибух, шматки породи і льоду відлітають на сотні метрів від епіцентру, – пояснює геолог із Сколківського інституту науки і технологій Москви Євген Чувілін. – Ми спостерігаємо тут дію колосальних сил, створених високим тиском. Звідки цей тиск надходить, досі лишається невідомим».

Група дослідників з різних країн робили заміри кратерів та брали зразки породи. Деякі вчені порівнюють ці отвори з кріовулканами, які замість лави вивергають лід. Припускають, що подібні вулкани існують у віддалених кутках нашої Сонячної системи: на Плутоні, Титані (супутник Сатурна) та карликовій планеті Церера. Подальші дослідження арктичних кратерів показали, що утворюються вони внаслідок викидів підземних газів.

«Аналіз супутникових знімків показує, що вибух виникає на місці курганів пінго», – зазначає Чувілін. Пінго – це округла височина, яка утворюється внаслідок замерзання підземних вод. Коли вода замерзає, вона розширюється і піднімає ґрунт над собою. Місцеві якути називають ці пагорби «булгунняками». Влітку, коли ця крига тане, насип осідає. Вік деяких таких пагорбів у Канаді налічує 1200 років, але на більшості арктичного регіону пінго зрівнюються з землею самі по собі і не вибухають.

Пагорби на північному заході Сибіру поводяться інакше. Вони швидко набрякають, здіймаючись до кількох метрів, а потім несподівано вибухають, пояснюють науковці. І головною причиною здуття ґрунту є не замерзла вода, а газ, що накопичується під землею. Щоб зрозуміти, як саме утворюються кратери, деякі сміливці опускаються на дно цих дір і беруть зразки породи.

«Пінго формуються десятиліттями, – пояснює Сью Наталі, арктичний еколог і директорка арктичної програми у Центрі досліджень клімату Вудвелла у Вудс-Гоулі, штат Массачусетс. – Ці заповнені газом кургани утворюються протягом кількох років».

Дослідження кілець на стовбурах вербового чагарнику, виявленого неподалік від провалля в 2014 році, показало, що рослина зазнавала впливу з 1940-х років. Причиною цього науковці називають деформації ґрунту. Але є дані, що життєвий цикл газових кратерів може бути лише 3-5 років – один з кратерів, що утворився на початку літа 2017-го і тепер має назву SeYkhGEC, як показали супутникові знімки, почав формуватися у 2015-му.

Схожі насипи, пов’язані з викидами газу, виявили на дні Карського моря, неподалік від Ямалу, а також у Баренцевому морі. Їхній появі сприяють дуже глибокі родовища газу та нафти, товстий шар пластинчастого щільного льоду по всій мерзлоті на Ямалі та Гідані. Є тут і ділянки незамерзлого ґрунту, що оточені вічною мерзлотою, відомі як кріопег.

Дослідники, які спускалися на дно кратерів, виявили підвищений рівень метану у воді. Одна з теорій стверджує, що глибокі поклади метану під вічною мерзлотою знаходять вихід крізь кишені незамерзлої землі під кригою. Інші припускають, що висока кількість вуглекислого газу, розчиненого у воді в незамерзлих кишенях, починає пухиритися, коли вода замерзає.

Іншим джерелом метану і вуглекислого газу можуть бути мікроорганізми, які розмножуються у незамерзлій кишені ґрунту, розкладаючи органіку, через що утворюються гази, вважає Чувілін. Але метан також може витікати й із самої криги. А гази, що затримуються всередині кристалів води у вічній мерзлоті, утворюють дивний заморожений матеріал, відомий як гідрат газу, який під час танення вивільняється.

Виверження, безумовно, видовищний процес – лід і бруд разом з великим шматком незамерзлого ґрунту відкидає на відстань до 300 метрів. Сила виверження настільки потужна, що утворюється кратер із піднятими краями, широким гирлом і вужчим циліндричним отвором. Припускають, що цей отвір і є тою незамерзлою кишенею в ґрунті.

Загадкові кратери в тундрі
На мапі зображено сім кратерів, виявлених серед термокарстових озер Ямалу та сусіднього Гідану

Місцеві оленярі розповідають, що у червні 2017 року на березі річки Мюдріяха після вибуху з такого кратера бачили полум’я та дим. Мешканці селища Сеяха стверджували, що газ продовжував горіти близько 90 хвилин, а полум’я було 4-5 метрів заввишки.

Те, що вибух відбувся за 33 кілометри від населеного пункту, теж викликає занепокоєння. Цей регіон вічної мерзлоти пронизаний трубопроводами нафти і газу. Тому, коли виявляють щось схоже на кратер, науковці використовують серію супутникових знімків цього місця, зроблених в різний час, щоб остаточно визначити, коли він утворився. Зрештою дослідники сподіваються зібрати достатньо даних, щоб передбачити утворення кратерів, відстежуючи ймовірні газові пагорби на супутникових знімках. Але дізнатись конкретне число таких кратерів складно, адже багато з них досить швидко стають непомітними. Наприклад, провалля біля Сеяхи, 70 метрів завширшки і глибиною понад 50 метрів, лише за чотири дні було затоплено водою через близьке розташування річки. Затоплення інших кратерів займає більше часу – за рік-два їхній край поступово розмивається, і вони заповнюються водою, після чого їх дуже важко відрізнити від тисяч інших маленьких круглих озер, відомих як термокарстові.

Скільки таких озер насправді є колишніми газовими кратерами? Деякі дослідники намагалися ідентифікувати колишні кратери, вимірюючи склад хімічних речовин в їхній воді, однак виявити якусь закономірність їм не вдалося.

Також зростають побоювання, що газові кратери в Арктиці можуть бути наслідком кліматичних змін. Температура повітря на поверхні збільшується тепер вдвічі швидше, ніж в інших місцях планети. В результаті протягом літа площа вічної мерзлоти суттєво зменшується, що спричиняє просідання та зсуви ґрунту.

Один з найбільших кратерів у Сибіру Батагайка виріс з невеличкого яру з 1960-х років до отвору майже 900 метрів завширшки і тепер має назву «ворота в пекло».

Загадкові кратери в тундрі
Видовищний вигляд кратеру невдовзі після виверження

Вічна мерзлота Арктики приховує величезну кількість вуглецю – приблизно вдвічі більше, ніж в атмосфері Землі. Його джерелом переважно є заморожені залишки рослин та інші органічні речовини. Коли земля тане, мікроорганізми починають розщеплювати ці органічні речовини, через що виділяється метан і вуглекислий газ. Метан є потужним парниковим газом, і його витік прискорює глобальне потепління. Якщо виявиться, що поклади метану, які утримує вічна мерзлота глибоко під землею, активно почали просочуватися вгору, це буде свідчити про те, що крижаний ковпак над тундрою швидко тане.

Попри те, що таємниця кратерів на Ямалі ще далека від повної розгадки, напевно відомо – сьогодні слід уважніше спостерігати за цими процесами.