Сибирская тундра взрывается, и новое исследование выявило причину

Первый кратер обнаружили в 2014 году на крайнем севере Западной Сибири — результат спонтанного подземного взрыва, из-за которого земля оказалась разбросана во всех направлениях. Последовали новые находки, причем некоторые из воронок достигали глубины более 45 м. Поначалу причина оставалась загадкой, но в конечном счете ученые связали эти взрывы с изменением климата и повышением температур. Они установили, что по мере таяния вечной мерзлоты под поверхностью могут образовываться карманы метана. Но вопросы оставались: почему взрывы происходили только в Сибири, а Арктика в целом нагревается быстрее остальной планеты? И участятся ли взрывы, если планета продолжит нагреваться?

Новые ответы предлагает исследование, опубликованное в журнале Science of the Total Environment. Хельге Хеллеванг (Helge Hellevang), эколог-геофизик из Университета Осло и ведущий автор нового исследования, говорит, что впервые заинтересовался кратерами на Ямальском и Гыданском полуостровах после просмотра короткого документального фильма Би-би-си о них. "Нам сразу же захотелось понять, как они могли образоваться", — сказал доктор Хеллеванг. Его команда изучила литературу, но ни в одном из опубликованных исследований кратеров не было удовлетворительных объяснений того, почему они сформировались именно на этих двух северных полуостровах, а не на "огромных территориях вечной мерзлоты в других частях Арктики". Поэтому доктор Хеллеванг с коллегами решили внимательнее изучить данные. А начать было решено с обзора опубликованных на английском и русском языках наблюдений. На основе этого обзора команда создала собственные компьютерные модели происхождения взрывов.

Эта часть Сибири известна крупными месторождениями природного газа. Но доктор Хеллеванг сотоварищи заметили, что на Ямальском и Гыданском полуостровах также есть признаки истончения вечной мерзлоты, связанного с разломами — по сути, трещинами в подстилающих породах, вызванными местной тектонической активностью. Он предположил, что разломы играют роль в формировании газовых кратеров. Согласно компьютерным моделям команды, условия для взрыва начинают формироваться, когда газ поднимается через разломы в полость под вечной мерзлотой, достаточно прочную, чтобы предотвратить утечку большей части газа в атмосферу. Когда более высокие температуры заставляют мерзлоту таять, образуя на поверхности мелкие озера, эта "пробка" ослабевает.

В то же время давление внутри полости увеличивается, поскольку более высокие температуры высвобождают запертый подо льдом газ, который соединяется с тем, что находится под избыточным давлением и поступает из глубоких разломов. Если давление в полости становится слишком сильным все это может повлечь гигантский взрыв. Иногда так и происходит. С момента первого открытия в 2014 году на двух полуостровах было обнаружено от 8 до как минимум 17 газовых кратеров (в зависимости от того, как их определять). И, по словам доктора Хеллеванга, это явление может получить большее распространение. "Поскольку атмосферный нагрев и ослабление поверхностной вечной мерзлоты продолжаются, взрывов, вероятно, будет происходить больше", — сказал он.

Евгений Чувилин, геолог из Сколковского института науки и технологий в Москве, который изучал газовые кратеры, но не участвовал в работе доктора Хеллеванга, отметил, что новое исследование очень хорошо обобщает предыдущие изыскания. Однако, несмотря на эффективность используемых моделей, геология района "изучена слабо", и никто не бурил вглубь кратеров, чтобы достичь дна, заявил он. "Доступные нам разрозненные геофизические данные являются косвенными и непроверенными", — сказал он. Одним из недостатков моделей, предложенных командой доктора Хеллеванга, по его мнению, является отсутствие объяснений, как изначально формируются полости под поверхностью.

Вполне возможно, подобные взрывы происходили и в прошлом, но могли остаться незамеченными из-за менее частых спутниковых наблюдений за территорией и немногочисленности местного населения. Поскольку после взрыва часть обломков падает обратно, заполняя эти кратеры, также весьма вероятно, что изначально они были еще глубже. "Кратеры быстро разрушаются, превращаясь в озера — они тают или заполняются водой, поэтому возможно, что мы не замечали все из них до момента деградации", — сказала Лорен Шурмайер (Lauren Schurmeier), исследовательница из Гавайского университета, опубликовавшая в 2023 году отдельное исследование о газовых кратерах. "В этом районе гораздо больше озероподобных структур, чем кратеров".

Доктор Хеллеванг заявил, что хотел бы понаблюдать, как эти газовые кратеры со временем превращаются в озера и начинают ли они походить на другие водоемы в регионе. Около 9-10 тысяч лет назад условия в этом районе были схожими или даже более теплыми, и вполне возможно, подобные кратеры возникали и тогда. Если это так, то некоторые водоемы могли иметь бурное начало. "Многие из этих озер могли быть кратерами выброса газа", — сказал доктор Хеллеванг.