На віддаленому арктичному півострові Ямал у вічній мерзлоті почали з'являтися загадкові отвори, які залишаються після вибухів. Що саме спричинює це явище? Дослідники шукають відповіді
Раптовий вибух з-під землі залишає на поверхні величезне провалля, пише ВВС.
По краю кратера - сірий рваний лід і грудки вічної мерзлоти. Оголене коріння рослин має сліди обпалень - свідчення того, що ці діри в арктичному регіоні Сибіру виникають внаслідок якогось бурхливого процесу.
Згори бруд, що вирвався з-під землі, вирізняється на тлі зеленої тундри та темних озер навколо. Всередині циліндричного отвору - шари землі та гірських порід, які поступово зникають у темряві кратера. Доки на місце прибувають вчені, його дно поступово заповнюється водою.
У команді дослідників - Євген Чувілін, геолог зі Сколковського інституту науки і технологій у Москві. Він прилетів у цей віддалений куточок півострова Ямал на північному заході Сибіру, щоби побачити кратер на власні очі.
Цей отвір 50 метрів завглибшки стане ще однією частиною головоломки, яка турбує його протягом останніх шести років - від того моменту, коли на півострові Ямал з'явилася перша з цих таємничих дір.
Отвір шириною близько 20-ти і глибиною майже 52 метри виявили пілоти гелікоптеру, який у 2014 році летів від газового родовища Бованенково на півострові Ямал.
Вчені, які відвідали кратер, описали його як абсолютно нове явище в арктичному колі. Серед них і Маріана Лейбман, провідна наукова співробітниця Інституту кріосфери Землі, яка вже понад 40 років вивчає вічну мерзлоту Сибіру.
Пізніший аналіз супутникових знімків показав, що кратер, який тепер має назву GEC-1, утворився десь між 9 жовтня і 1 листопада 2013 року.
Останній кратер у серпні цього року помітила експедиція із вчених Російської академії наук і тележурналістів, які пролітали над півостровом Ямал.
Загальна кількість відомих кратерів на Ямалі і сусідньому півострові Гідан складає 17.
Утім, що саме спричинює появу цих величезних дір у вічній мерзлоті, а також раптовість їхнього виникнення, поки що залишаються загадкою.
Невідомо також, що вони означають для майбутнього Арктики, а також людей, які там живуть і працюють. Для багатьох дослідників арктичного регіону вони стали тривожним знаком того, що ландшафт на півночі нашої планети зазнає якихось кардинальних змін.
Останні дослідження починають поступово проливати світло на це загадкове явище. Очевидно, що ці діри не утворюються через поступове просідання ґрунту внаслідок того, що вічна мерзлота тане і зміщується.
Вони вибухають.
"Коли відбувається вибух, шматки породи і льоду відлітають на сотні метрів від епіцентру", - пояснює Чувілін.
"Ми спостерігаємо тут дію колосальної сили, створеної високим тиском. Але звідки цей тиск, досі лишається невідомим".
Чувілін працює у групі російських учених, які разом із колегами з інших країн робили заміри кратерів та брали зразки породи з них.
Деякі вчені порівнюють ці отвори з кріовулканами, які замість лави вивергають лід. Такі вулкани, як вважають, існують у віддалених кутках нашої Сонячної системи: на Плутоні, супутнику Сатурна Титані та карликовій планеті Церера.
Однак подальші дослідження арктичних кратерів показали, що вони утворилися 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, піднімаючи ґрунт над собою. Якути називають ці пагорби "булгунняки". Коли влітку лід тане, насип осідає.
Вік деяких таких пагорбів у Канаді налічує 1200 років. Однак на більшості арктичної території пінго зрівнюються з землею самі по собі, а не вибухають.
Зрозуміло, що пагорби на північному заході Сибіру поводять себе інакше. Вони набрякають "дуже швидко, здіймаючись до кількох метрів", а потім несподівано вибухають, пояснює Чувілін. Причиною здуття ґрунту є не замерзла вода, а газ, що накопичується під землею.
"Пінго формуються десятиліттями", - пояснює Сью Наталі, арктичний еколог, яка вивчає вічну мерзлоту, 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 стовбурі вербового чагарнику, виявленого неподалік від кратера 2014 року, показало, що рослини в цій ділянці зазнавали впливу з 1940-х років.
Причиною цього дослідники називають деформацію ґрунту.
"Проте є дані, що життєвий цикл газових кратерів може бути дуже коротким, від 3-5 років", - зазначає Олександр Кізяков, кріолітолог Московського державного університету імені Ломоносова.
Один кратер, який утворився на початку літа 2017 року і має назву SeYkhGEC, як показали супутникові знімки, почав формуватися у 2015 році.
Схожі рубці та насипи, пов'язані з викидами газу, виявили на дні Карського моря, неподалік від півострова Ямал, а також у Баренцевому морі. Але на суші в іншій частині Арктики їх більше ніде не бачили, пояснює Наталі.
Їхню появу провокують якісь особливості вічної мерзлоти на Ямалі та Гідані. "Ця область має дуже товстий шар льоду, так званого пластинчастого льоду, який утворює щільну шапку по всій мерзлоті".
"Тут також є ділянки незамерзлого ґрунту, оточені вічною мерзлотою, відомі як кріопег. І третя особливість - дуже глибокі родовища газу та нафти", - пояснює дослідниця.
Дослідники, які опускалися на дно кратерів, виявили підвищений рівень метану у воді, який, напевно, виривається з-під землі.
Одна з провідних теорій стверджує, що глибокі поклади метанового газу під вічною мерзлотою знаходять вихід крізь кишені незамерзлої землі під крижаною шапкою.
Інша ідея полягає в тому, що висока кількість вуглекислого газу, розчиненого у воді в цих незамерзлих кишенях, починає пухиритися, коли вода замерзає. І решта води не може утримуватися на газі.
Іншим джерелом як метану, так і вуглекислого газу можуть бути мікроорганізми, які розмножуються у незамерзлій кишені ґрунту, розкладаючи органічний матеріал і виділяючи гази, вважає Чувілін.
Але метан також може витікати й із самого льоду. Гази можуть затримуватися всередині кристалів води у вічній мерзлоті, утворюючи дивний заморожений матеріал, відомий як гідрат газу. Під час танення газ вивільняється.
Виверження газу, безумовно, видовищний процес. Бруд і лід разом із великим шматком незамерзлого ґрунту викидає на відстань до 300 метрів.
Сила виверження така велика, що викидає ділянки породи до метра завдовжки, залишаючи кратер із піднятими краями, широким горлом і вужчим циліндричним отвором. Цей отвір, як вважають, і є незамерзлою кишенею ґрунту.
Місцеві оленярі розповідали, що бачили полум'я та дим після вибуху такого кратера у червні 2017 року на березі річки Мюдріяха.
Мешканці сусіднього селища Сеяха стверджували, що газ продовжував горіти близько 90 хвилин, а полум'я досягло висоти 4-5 метрів.
Те, що кратер вибухнув за 33 кілометри від населеного пункту, також викликає занепокоєння. Цей регіон пронизаний трубопроводами нафти і газу, які намагаються дістатися до покладів викопного палива під вічною мерзлотою.
"Ми поки не знаємо, наскільки небезпечними є ці вибухи для мешканців Арктики", - зазначає Наталі.
Разом із колегами вона шукає ознаки інших кратерів на супутникових знімках високої роздільної здатності.
"Коли ми виявляємо щось схоже на кратер, ми використовуємо серію супутникових знімків цього місця, зроблених в різний час, щоби визначити, коли він утворився", - пояснює вона.
Зрештою дослідники сподіваються зібрати достатньо даних, щоби створити алгоритм. Він зможе передбачити утворення кратерів, відстежуючи ймовірні газові пагорби на супутникових знімках.
"Такий прогноз є дуже важливим для регіону, де мешкають люди, а також пролягають газо- і нафтопроводи", - додає дослідниця.
Дізнатись про загальне число таких кратерів - складно, адже багато з них доволі швидко стають непомітними у ландшафті.
Наприклад, провалля, залишене вибухом біля Сеяхи, 70 метрів завширшки і глибиною понад 50 метрів, лише за чотири дні було затоплено водою через близьке розташування річки.
Таке перетворення кратеру на озеро виглядає досить вдалим завершенням драматичної події.
Затоплення інших кратерів займає більше часу. Але за рік-два їхній край поступово розмивається, і вони заповнюються водою. Після цього їх дуже важко відрізнити від тисяч інших маленьких круглих озер - відомих як термокарстові озера.
Скільки таких озер є насправді колишніми газовими кратерами, досі незрозуміло.
Деякі дослідники намагалися ідентифікувати колишні кратери, вимірюючи склад хімічних речовин у воді озер, однак виявити якісь закономірності не вдалося.
З'ясувати, яким поширеним є це явище, потрібно не лише заради наукової цікавості.
Зростають побоювання, що газові кратери в Сибіру можуть бути наслідком кліматичних змін в Арктиці.
Температура повітря на поверхні в Арктиці зростає вдвічі швидше, ніж в інших місцях планети. В результаті протягом літніх місяців тануть усе більші ділянки вічної мерзлоти.
Це саме по собі змінює арктичний ландшафт, спричинюючи просідання та зсуви ґрунту.
У Сибіру є одна з найбільших таких западин на планеті - кратер Батагайка. Він виріс з невеличкого яру у 1960-х роках до отвору майже 900 метрів завширшки, отримавши від місцевих назву "ворота у пекло".
Арктична вічна мерзлота приховує в собі величезну кількість вуглецю - приблизно вдвічі більше, ніж в атмосфері Землі.
Його джерелом є переважно заморожені залишки рослин та інші органічні речовини, які разом з метаном потрапили у крижані кристали - газові гідрати, які згадував Чувілін.
Коли земля тане, мікроорганізми починають розщеплювати ці органічні речовини, виділяючи метан і вуглекислий газ як побічні продукти.
Оскільки метан є потужним парниковим газом, його витік із вічної мерзлоти прискорює глобальне потепління, спричинюючи таким чином швидше танення льодовиків.
Але ямальські кратери можуть свідчити й про ще один важливий процес у складному циклі підвищення температури, танення вічної мерзлоти та виділення парникових газів.
Якщо виявиться, що поклади метану, які вічна мерзлота утримує глибоко під землею, почали просочуватися вгору, це може свідчити про те, що крижаний ковпак над тундрою стає все тоншим.
А це своєю чергою порушує інше питання - як ці геологічні зміни в Арктиці вплинуть на глобальне потепління всієї планети.
"Кратери є приголомшливим показником того, що відбувається в Арктиці загалом", - каже Наталі.
Попри те, що таємниця кратерів на Ямалі ще далека від повної розгадки, напевно відомо одне - нам слід уважно спостерігати за цими процесами у майбутньому.
