Когда российская телевизионная команда недавно пролетала над бескрайней сибирской тундрой, она заметила интригующую особенность: кратер более чем на половину футбольного поля, глубоко выдолбленный из мерзлой земли. Глыбы льда и грязи лежали в десятках метрах от кратера, выброшенные из глубокого шрама на поверхности.
Криовулканизм? Что это?
Это всего лишь последний из серии таких любопытных кратеров, обнаруженных в Сибирской Арктике, после того как первый был идентифицирован в 2014 году. Ученые полагают, что они образуются из взрывов метана и углекислого газа, пойманных в ловушку в курганах грязи и льда — явление, которое может стать все более распространенным по мере потепления климата. Но многое остается неясным.
"Мы все еще не знаем, что происходит", - говорит Сью Натали, эксперт по вечной мерзлоте из центра климатических исследований Вудвелла в Фалмуте, штат Массачусетс.
Недавние исследования других кратеров указывают на один вероятный механизм: криовулканизм, при котором извержения принимают форму морозной грязи или слякоти, а не огненных расплавленных пород. Подобные явления хорошо известны и в других частях нашей Солнечной системы, например, на водянистом спутнике Сатурна Энцеладе. Но криовулканизм считается редкостью на нашей планете. Изучение этих сибирских особенностей может дать ключ к пониманию того, что происходит в этих далеких мирах.
Чужаки в Арктике
Первый Сибирский кратер был обнаружен в июле 2014 года и различные теории о том, как он образовался, быстро распространились. Метеоритный удар! Ракетный взрыв! Инопланетяне!
В последующие годы исследователи выявили еще 15 предполагаемых кратеров. «Новооткрытый кратер, возможно, пока самый крупный», - говорит Евгений Чувилин, эксперт по вечной мерзлоте Российского центра добычи углеводородов "Сколтех". Арктические кратеры нелегко изучать — они заполняются водой, которая маскирует их под одно из многочисленных озер, которые усеивают регион.
Исследователи надеются не только лучше понять процесс, стоящий за взрывами, но и предсказать, где они могут произойти в будущем.
Ингредиенты для ледяного взрыва
Анализ других кратеров, включая отбор проб их ледяных стенок, дал некоторые подсказки к тому, в чем причины происходящего.
Кратеры образуются внутри вечной мерзлоты, которая обычно остается замороженной в течение лета, покрывая девять миллионов квадратных миль Северного полушария. Они, кажется, начинаются в глубоких карманах незамерзшей земли, известных как талики. Одно из распространенных мест образования таликов находится под озерами, где вышележащая вода нагревает и изолирует землю внизу. Тем не менее озера постоянно изменяют свои характеристики по мере того, как окружающая вечная мерзлота замерзает и тает, поэтому они часто заполняются или могут полностью осушиться. А если озеро осушается, земля начинает покрываться льдом.
Возможно, причина в скоплении газа, грязи и льда
Поскольку лед занимает больше места, чем вода, его рост сжимает незамерзшую суспензию, концентрируя и сжимая газ и воду, в конечном итоге выпячиваясь на поверхности в бородавчатом холме, называемом пинго.
Не все кратеры связаны с озерами, как отмечает Натали. Талики могут образовываться и в других ситуациях, например, в пределах подземной зоны с высоким содержанием соли, что снижает температуру замерзания воды. Некоторые пинго постоянно подпитываются снизу поднимающимися грунтовыми водами.
Пинго распространены по всей Арктике, и более 11 000 из них усеивают Северное полушарие. Но образующие кратеры взрывы, похоже, встречаются гораздо реже. Они наблюдались только на полуостровах Ямал и Гыдан в Сибири. И эти взрывы требуют избытка одного конкретного ингредиента: газа.
Природный газ изобилует в Западной Сибири, и часть его, вероятно, просачивается вверх по трещинам и пористым зонам в почве в мягкий талик. Но есть и другие возможные источники газа. Микробы жуют органические вещества и выделяют метан или углекислый газ. Часть газа может также образоваться в результате распада так называемых гидратов метана кристаллической формы.
Связи с климатом и за его пределами
Изучение взрывов могло бы помочь распутать некоторые из подобных явлений на других объектах в Солнечной системе. В частности, сибирские кратеры могут оказаться интригующим аналогом ледяного вулканизма на карликовой планете Церера, которая, в отличие от многих ледяных миров, имеющих криовулканизм, содержит некоторые из тех же ингредиентов, что и Арктика, как говорит Линн Квик, геофизик, специализирующийся на криовулканизме в Центре космических полетов имени Годдарда, НАСА.
Также остаются нерешенными некоторые вопросы о сибирских кратерах. Один из них - их связь с изменением климата. В последние годы в Арктике наблюдается ряд необычайно теплых температур. Как раз этим летом, 20 июня, в небольшом городке Верхоянск, Россия, термометр показал +38 градусов, самую высокую температуру, которую регион видел с тех пор, как в 1885 году началось ведение учета.
Более теплый климат может способствовать частым взрывам, так как таяние способно дестабилизировать ледяную шапку на газовых карманах, вызывая взрыв. Плавление также может увеличить связи между Землей и поверхностью, создавая "дымоходы", через которые глубинные газы могут более легко просачиваться вверх в талики, как добавляет Уолтер Энтони.
Изменение климата уже сказалось на Арктике, которая нагревается по меньшей мере вдвое быстрее, чем остальная часть планеты. Все более толстый слой богатой углеродом вечной мерзлоты тает с каждым годом, и в некоторых местах земля не замерзает вновь, даже в зимние месяцы. Такое оттаивание позволяет микробам жевать некогда замороженный органический материал и выделять углекислый газ или метан.
Но это также вызывает более глубокие опасения. "Вечная мерзлота действует как крышка на запасах геологического метана глубоко под землей, замедляя их путь к небесам", - объясняет Уолтер Энтони. По мере того как вечная мерзлота тает, эта крышка может становиться все более изобилующей отверстиями, которые позволяют метану выходить на поверхность.
