תעלומת המכתשים הסיביריים המתפוצצים

תעלומת המכתשים הסיביריים המתפוצצים
תעלומת המכתשים הסיביריים המתפוצצים
Anonim

בחצי האי ימאל הרחוק, הממוקם מעבר למעגל הארקטי, החלו להופיע פצעים ענקיים בפרמפרוסט - משהו קורה מתחת לאדמה, ואז משהו פורץ מהמעמקים אל פני השטח וגורם לדאגה למדענים. מדענים רוסים ואמריקאים מספרים על הסיבות האפשריות לתופעה זו.

פצעים אלה על הקרקע הופיעו בפתאומיות ובאופן מיידי, ולאחר מכן נותרו סימני ענק על פני השטח.

בשולי המכתש המתקבל, האדמה היא תערובת אפורה וגסה של קרח ופיסות פרמפרוסט. לשורשי הצמחים - הם הופיעו על פני השטח לאחר היווצרות מכתש - יש עליהם עקבות של בעירה. זה מאפשר לנו לשפוט אילו כוחות רבי עוצמה השתתפו ביצירת החור הזה הממוקם בחלק המרכזי של הארקטי הסיבירי.

במבט מהאוויר, האדמה החשופה שהתגלתה לאחרונה פוגעת מיד על רקע הטונדרה הירוקה ואגמים אפלים סביבה. שכבות האדמה והסלעים שניתן לראות בתוך החור הגלילי הזה הן כמעט שחורות בצבע, וכשהמדענים הגיעו למקום הזה, המים כבר החלו להצטבר בתחתית.

ביניהם היה יבגני צ'ובלין, גיאולוג במכון סקולקובו למדע וטכנולוגיה במוסקבה. הוא טס במטוס לפינה הנידחת הזו של חצי האי ימאל שבצפון מערב סיביר כדי לראות את התופעה. בור זה, בעומק 50 מטר, עשוי להכיל חלקים מרכזיים של הפאזל שרדפו אותו בשש השנים האחרונות מאז גילוי החור הראשון שכזה במקומות אחרים בחצי האי ימאל.

מכתש זה (20 מטר רוחב ו -52 מטר עומק) התגלה על ידי טייס מסוק שטס מעליו בשנת 2014. זה קרה כ -42 קילומטרים משדה הגז הטבעי בובנקנקובו בחצי האי ימאל. מדענים שביקרו באתר, ובהם מרינה לייבמן, חוקרת ראשית במכון לקריוספירה של כדור הארץ (הסניף הסיבירי של האקדמיה הרוסית למדעים), שלומדת פרמפרוסט בסיביר במשך יותר מ -40 שנה, כינו את מה שראו שם כתופעה חדשה לגמרי באזור הפרמפרוסט. אנליסטים שבדקו תמונות לוויין דיווחו מאוחר יותר כי מכתש פליטת הגז הזה (GEC) - שנקרא GEC -1 - נוצר מתישהו בין 9 באוקטובר ל -1 בנובמבר 2013.

אחרון המכתשים הללו התגלה באוגוסט השנה על ידי אנשי צוות טלוויזיה, כשטסו על האתר עם מדענים מהאקדמיה הרוסית למדעים ופקידים מקומיים במהלך מסע לימאל. כך, המספר הכולל של המכתשים שנמצאו בימאל ובחצי האי גידן השכן הגיע ל -17.

עם זאת, הסיבות להופעתם של חורים ענקיים אלה בפרמפרוסט, כמו גם מהירות היווצרותם, נותרים מסתוריים. ישנן גם שאלות ללא מענה לגבי המשמעות שלהן לגבי עתיד הארקטי ועבור האנשים שחיים ועובדים שם. עבור חוקרים ארקטיים רבים, הופעתן של מטבלים אלה היא סימן מדאיג, אשר נראה כי מתרחש שינוי קיצוני כלשהו באזורים הקרים והאוכלסים ביותר בצפון כוכב הלכת שלנו.

עם זאת, המחקרים האחרונים הובילו לשערות מסוימות לגבי מה שקורה שם בפועל. מה שברור הוא שחורים אלה אינם נוצרים כתוצאה ממשקעים הדרגתית כאשר הפרמפרוסט נמס ושוקע מתחת לפני השטח.החינוך שלהם נפץ.

"כאשר מתרחש פיצוץ, נתחים גדולים של קרח וקרח נזרקים מאות מטרים ממוקדו", אומר צ'ובלין. "אנו מתמודדים כאן עם כוח עצום שנוצר על ידי לחץ גבוה מאוד. עם זאת, זה נשאר בגדר תעלומה שהלחץ הזה גבוה כל כך ".

צ'ובלין הוא חלק מקבוצה של מדענים רוסים - הם משתפים פעולה עם עמיתיהם ברחבי העולם - המבקרים באתרים של מכתשים אלה כדי לאסוף דגימות ולבצע מדידות שונות. הם מנסים להבין טוב יותר מה קורה במעמקי הטונדרה, מתחת לפני השטח שלה.

כמה מדענים משווים את המכתשים הללו לברי וולקנו - הרי געש שמוציאים קרח במקום לבה. מקובל כי הרי געש כאלה קיימים בחלקים מרוחקים של מערכת השמש שלנו - על פלוטו, טיטאן, הירח של שבתאי, וגם על כוכב הלכת הגמדי סרס. עם זאת, עם הצטברות התצפיות בתקופות שונות של התפתחותם, החורים שהתקבלו החלו להיקרא "מכתשי פליטת גז". שם זה מאפשר לך לקבל מושג על אופי היווצרותם.

"הניתוח שבוצע על בסיס תמונות שהתקבלו בעזרת לוויינים מראה כי כתוצאה מהפיצוץ נוצר חור ענק במקום תלולית גמילה קטנה", אומר צ'ובלין. הגבהים הללו קמורים, והם נוצרים ברגע בו שכבה של אדמה קפואה נדחקת אל פני השטח על ידי מים, ואז המים שהצטברו שם מתחילים לקפוא. הקרח המתקבל מתרחב ויוצר גבעה קטנה. גבהים כאלה, שעבורם משמשת גם מילת יאקוט המקומית "בולגונאך" ברוסית, מופיעה ונעלמת כאשר עונות השנה משתנות. עם זאת, בחלק גדול מהקוטב הצפוני התלוליות המתנשאות בסופו של דבר שוקעות באדמה ולא מתפוצצות.

ניכר כי הגבהים הללו בצפון מערב סיביר מתנהגים אחרת. על פי צ'ובלין, הם גדלים במהירות ומגיעים לגובה של כמה מטרים, אבל אז החלק העליון שלהם מתפוצץ לפתע. לכאורה, לא המים הקפואים דוחפים אותם אל פני השטח, אלא הגז המצטבר מתחת לאדמה.

"בליטות אלה נוצרו עם הזמן", אומרת סו נטלי, אקולוגית ומומחית לארקטיקה [היא לומדת פרמפרוסט ומנהלת את התוכנית הארקטית לחור היער, מרכז חקר האקלים במסצ'וסטס. אותם. ג'ורג 'וודוול (מרכז מחקר אקלים וודוול)]. "תלים מסוג זה מלאים בגז נוצרים לאורך שנים."

מחקר על הטבעות השנתיות של ענפי ערבה שנמצאו בין הסלע שנזרק (זה קרה בשנת 2014 לאחר הפיצוץ והיווצרות המכתש הראשון) הוביל למסקנה כי צמחים אלה נמצאים במתח מאז שנות הארבעים. מומחים סבורים כי הדבר יכול היה לקרות כתוצאה מעיוות הקרקע.

"עם זאת, ישנן עדויות לכך שמחזור החיים של מכתשי פליטת גז יכול להיות קצר מאוד, החל בין שלוש לחמש שנים", אומר אלכסנדר קיזיאקוב, קריוליתולוג באוניברסיטת לומונוסוב במוסקבה. אחד המכתשים, שנוצרו בקיץ 2017 וידוע בשם SeYkhGEC, שהתגלה באמצעות תמונת לוויין, החל להיווצר באדמה לראשונה בשנת 2015.

אותם עקבות ונפיחות הקשורים לשחרור כיסי גז נמצאו בקרקעית ים קראה, סמוך לחצי האי ימאל, ואחרים באזור ים ברנץ. אולם עד כה, לדברי נטלי, דבר כזה לא נמצא ביבשה באזורים אחרים של הארקטי.

כמה תהליכים הקשורים לפרמפרוסט בימאל ובחצי האי גידן הם הסיבה להתפוצצות של גבעות כאלה. "לאדמה שם יש תכונות מסוימות", היא אומרת.- נוצרת שם שכבה דקה מאוד של קרח, זהו קרח צלחת, היוצר מעין חלק עליון צפוף של הפרמפרוסט. בנוסף, נוצרים שם גם קריופגים רבים, כלומר אזורים של אדמה לא קפואה המוקפים בפרמפרוסט אמיתי - אפשר לומר שאלו סוג של כריכים. יש גם מאפיין שלישי - שדות נפט וגז טבעי הנמצאים עמוק מאוד ".

אחד המכתשים הללו נחקר לאחרונה על ידי צ'ובלין - רוחב המכתש שלו הוא 20 מטרים, הוא נקרא "ירקוטה" על שם הנהר, במישור ההצפות שלו הופיע. ככל הנראה, הוא נוצר בתחתית אגם יבש. כשהאגם נעלם, נותרה שם שכבת אדמה לא קפואה, שנקראת טלק, ושם מתחילה להצטבר גז. עם זאת, Chuvilin סבור כי עדיין לא ניתן לציין את המקור המדויק להיווצרות המכתש. "השאלה העיקרית בחקר המכתש היא לקבוע את מקור הגז המצטבר מתחת לפרמפרוסט", אומר צ'ובלין. "ברגע שמופיע מכתש, אין שם יותר גז."

רועי איילים מקומיים דיווחו שראו להבות ועשן לאחר שמכתש התפוצץ ביוני 2017.

נכון לעכשיו, סוגיות הקשורות להתפתחות תלוליות הגולשות הללו, וגם כיצד הגז מגיע לשם, נחקרות בקפידה. "זה עניין רב שאנו עשויים להתמודד עם תהליך גיאוכימי חדש או לא ידוע בעבר שלא היה לנו מושג עליו קודם לכן", אומרת נטלי.

חוקרים נועזים שיורדים אל מכתשים כאלה מצאו שם רמות גבוהות של מתאן, מה שמרמז שגז זה עשוי לעלות מלמטה. אחת התיאוריות המובילות היא שמתאן, הנמצא בעומק רב מתחת לשכבת הפרמפרוסט, מנסה לעלות כלפי מעלה דרך כיסים לא קפואים, וכתוצאה מכך הוא מצטבר מתחת לשכבת הקרח. על פי רעיון אחר, התכולה הגבוהה של פחמן דו חמצני במים בכיסים מופשרים שכאלה מתחילה לעלות כלפי מעלה כשהמים קופאים, והמים הנותרים אינם מסוגלים להחזיק את הגז המומס.

בנוסף למתאן ופחמן דו חמצני, מכתשים יכולים להיגרם גם על ידי מיקרואורגניזמים הנמצאים בכיסי אדמה לא קפואים. הם מפרקים חומרים אורגניים, וכתוצאה מכך נוצרים גזים, אמר צ'ובלין. נראה כי ניתוח איזוטופים של מתאן באחד מכתשים אלה תומך בנקודת מבט זו, אך נמצא כי פעילותם של חיידקים המייצרים מתאן נמוכה במיוחד באגמים הנוצרים בתחתית מכתשים כאלה - נמוכים אפילו בקווי הרוחב הקרים שבהם הם נמצאים.

עם זאת, מתאן יכול לחדור גם ישירות דרך קרח. הגזים עלולים להילכד בתוך גבישי מים בפרמפרוסט, ואז הם יוצרים חומרים מוזרים למדי המכונים הידרטים של גז. כאשר הם מופשרים, משתחררים גזים.

"אולי יש מנגנוני גיבוש אחרים שקשה לייצג בצורה של מודל אחד", אומר צ'ובלין. "הרבה תלוי בסביבה ובאופי האזור". לפחות מכתש אחד, לדבריו, נמצא על אפיק הנהר.

ללא קשר למקור, ניתן להניח כי גזים מצטברים מתחת לשכבות לא קפואות של כדור הארץ, מתחילים להרים קרום צפוף של קרח 5-6 מטרים, ואז מתפרצים כמו רתיחה (למרות שזו אנלוגיה חיה מאוד, היא לא כל כך נורא, משתמשי אינטרנט דומים מאוד שהם ביראה מסרטונים של אנשים שסוחטים את הפצעונים שלהם, וחלק מהמדענים יראים למין אחד של מכתשי ימאל. "זה היה שילוב של הלא נודע והסיכון הכרוך בכך. מכתשים, וזה מה שמושך אותי ", מודה נטלי).

כשהתלים האלה סוף סוף מתפוצצים, כל העניין בעצם נראה די צבעוני.האדמה והקרח על גבי הכיסים המלאים האלה, כמו גם תוכן אחר של החלקים הלא קפואים, מתנשאים כולם לגובה של 300 מטר לאחר הפיצוץ. הפיצוץ כה חזק עד שפיסות אדמה בעובי של מטר עולות כלפי מעלה, וכתוצאה מכך מעקה גבוה, פה רחב וחור גלילי צר יותר ליד המכתש - הוא האמין שמדובר בכיס לא קפוא. רועי איילים מקומיים מספרים שהם ראו להבות ועשן לאחר פיצוץ על מכתש אחד ביוני 2017 ליד גדות נהר מידריאכה. תושבי הכפר הסייאקה הסמוך - הוא ממוקם כ -33 קילומטרים דרומית למכתש זה - מספרים כי הגז נשרף במשך כמעט 90 דקות, וגובה הלהבה הגיע ל 4-5 מטרים.

לאחר שנה או שנתיים, קצוות הפצע האפל והקודר הזה מתפרקים ומתמלאים במים.

אזור זה הוא אחד האוכלוסיות הדלילות ביותר על פני כדור הארץ, אולם היווצרות המכתש כל כך קרובה ליישוב מעוררת דאגה. באזור יש גם מספר רב של צינורות נפט וגז ורכיבי תשתית אחרים, כולם משמשים להפקת דלקים מאובנים החבויים מתחת לפרמפרוסט.

"אנחנו עדיין לא יודעים אם זה מהווה סיכון לאנשים באזור הארקטי", אומרת נטלי. היא ועמיתיה מנסים לענות על שאלה מסוימת זו ומחפשים גם מכתשים אחרים המשתמשים בתמונות לוויין ברזולוציה גבוהה.

"ברגע שאנו מוצאים משהו שנראה כמו מכתש, אנו משתמשים ברצף זמן ברזולוציה גבוהה מאוד של תמונות, מה שאומר שאנחנו מדברים על תמונות לוויין שצולמו בזמנים שונים ואז מנסים לקבוע מתי הן נוצרו", היא אומרת. ככל הנראה, עבודתם של מומחים אלה מרמזת כי יש שם יותר מכתשים ממה שחשבו בעבר. "עד כה זיהינו ואישרנו את אתרי היווצרותם של שני מכתשים חדשים, וישנם עוד כמה מכתשים, אשר אישור קיומם אנו עוסקים כיום. יש לנו כשני תריסר מכתשים אלה בקטגוריית "סביר מאוד" וכרגע נמצאים בתהליכי בדיקה. בהתחשב בעובדה שלא ידענו עליהם דבר ב -2013, ייתכן שיהיו עוד."

בסופו של דבר, נטלי וחברי הצוות שלה מקווים לאסוף מספיק נתונים כדי להפוך את תהליך החיפוש לאוטומטי. מטרתם העיקרית היא לפתח אלגוריתם שיחזה את הופעת המכתשים עוד לפני היווצרותם, ולשם כך יש לחפש תלוליות גזים באמצעות תמונות המתקבלות מלוויינים.

"אנו מקווים להשיג תוצאה שתאפשר לנו לקבוע את מיקומם של מכתשים אפשריים עוד לפני שהם נוצרים", אומרת נטלי. "הצורך להשיג מידע על תהליכים כאלה הוא גדול במיוחד באזורים שבהם מתגוררים אנשים, בהם עוברים צינורות, בהם ממוקמים אלמנטים של תשתיות הנפט והגז".

ניסיון לקבוע עד כמה המכתשים הללו נפוצים הוא תהליך איטי. לאחר תהליך היווצרות אלים, רובם נעלמים כמעט באותה מהירות. לדוגמה, החור שנוצר לאחר הפיצוץ ליד הכפר סאיחא - רוחב 70 מטר ועומק של יותר מ -50 מטרים - התמלא במים כעבור ארבעה ימים בלבד, מה שנגרם מקרבת הנהר. טרנספורמציה מסוג זה של חור לאגם יכולה להיחשב לסיום לא מזיק למדי לתופעה כה דרמטית.

מכתשים אחרים מתמלאים במים לאט יותר, אך לאחר שנה -שנתיים, הקצוות החדים של הפצע האפל והקודר הזה מתמוטטים, מתמלאים במים והופכים כמעט ואינם ניתנים להבחנה מאלפי האגמים הקטנים והעגולים האחרים - הם נקראים אגמי תרמוקארסט - מפוזרים ברחבי האזור.עדיין לא ברור אילו מהן צלקות המזכירות פליטת גז.

"ייתכן שחלק מהאגמים האלה באזור הפרמפרוסט הם מכתשים מלאים במים", אומר קיזיאקוב. "מוקדם מדי לומר עד כמה המנגנון להיווצרות אגם נפוץ."

כמה מומחים מנסים לזהות אגמים הנגרמים משחרור גז על ידי ניתוח הכימיקלים במים, אך עד כה לא הצליחו לזהות דפוסים כלליים.

ניסיונות לקבוע את מידת התדירות של אירועים כאלה אינם רק עניין של סקרנות. קיים חשש גובר כי הופעת מכתשים כאלה בצפון מערב סיביר עשויה להיות קשורה לשינויים רחבים יותר המתרחשים באזור הארקטי עקב שינויי אקלים.

טמפרטורות השטח באזור הארקטי עולות פי שניים מהממוצע העולמי, והדבר גורם להמסת כמויות גדולות של פרמפרוסט בחודשי הקיץ.

זה לבדו כבר משנה את הנוף הארקטי ומוביל לשקיעה בקרקע ולמפולות, הנקראות שפלות הפשרה. נראה כי בסיביר יש את המספר הגדול ביותר של מפולות כאלה על פני כדור הארץ - הגדול שבהן הוא אגן באטאגייק - בתחילה, בשנות השישים, היה רק בקעה קטנה, ועכשיו רוחב המכתש הזה הוא 900 מטר.

"למיטב ידיעתי, בשום מקום על פני כדור הארץ שינויי אקלים לא גורמים לשינוי כזה בהרכב הפיזי של הקרקע", אומרת נטלי.

מתחת לפרמפרוסט הארקטי מסתתרת כמות אדירה של פחמן - בערך פי שניים ממה שיש כיום באטמוספירה של כדור הארץ. לרוב מדובר בשרידים קפואים של בעלי חיים וחומרים אורגניים אחרים, כמו גם המתאן שנלכד בתוך גבישי הקרח האלה - אלה הידרטי הגז שעליהם דיבר צ'ובילין קודם לכן. כאשר הקרקע על פני השטח מפשירת היא מאפשרת למיקרואורגניזמים לפרק חומר אורגני, וכתוצאה מכך נוצרים מתאן ופחמן דו חמצני כתוצר לוואי של תהליך זה, בעוד שהמתאן הכלול במסת הקרח משתחרר אף הוא.

גז חממה רב עוצמה, המתאן הזה הנמלט מתחת לשכבות הפרמפרוסט בעל פוטנציאל להאיץ את ההתחממות הגלובלית ובכך לגרום להתכה נוספת.

אולם בימאל, המכתשים מציעים שתהליך אחר מבטיח, ומוסיף עוד אי וודאות ללולאת משוב מורכבת בין עליית טמפרטורות, התכה של פרמפרוסט ופליטת גזי חממה. אם יתברר שמתאן שהצטבר עמוק מתחת לשכבת הפרמפרוסט מתחיל לחלחל מבעד לשכבות הפרמפרוסט הבלתי חדירות בדרך כלל, זה יכול להיות איתות לכך שקרום הקרח הקפוא שמעל פני הטונדרה הופך לחדיר יותר. זה יכול להיות עוד יותר אי ודאות לגבי האופן שבו שינויים באזור הארקטי ישפיעו על ההתחממות הגלובלית הרחבה יותר על הפלנטה שלנו.

"המכתשים האלה מהווים עדות מזעזעת מאוד למה שקורה באזור הארקטי באופן רחב יותר", אומרת נטלי. - אם מסתכלים על השינויים המתרחשים בכל האזור הזה, אז חלקם מתרחשים בהדרגה, בעוד שאחרים - לפתע. מעטים מאוד מהם נפיצים, אך כל זה גורם לנו לשים לב כיצד כולם תורמים לעלייה בפליטות גזי החממה לאטמוספירה ".

למרות שמומחים טרם פשטו את תעלומת מכתשי ימאל, ניתן כבר להסיק שכנראה עלינו לעקוב אחריהם בעתיד.

מוּמלָץ: