Откуда берутся огромные кратеры в сибирской тундре
Российская телевизионная команда, пролетавшая этим летом над сибирской тундрой, заметила массивный кратер глубиной 30 м и шириной 20 м — поразительный по своим размерам, симметрии и взрывной природной силе, которая, вероятно, потребовалась, чтобы его создать. Об этом — в материале CNN.
Девять дыр с 2013 года
Ученые не знают точно, как образовалась огромная дыра, которая является по меньшей мере девятой из замеченных в регионе с 2013 года и самой большой из них. Первоначальные теории, возникшие после обнаружения первого кратера вблизи нефтегазового месторождения на полуострове Ямал в Северо-Западной Сибири, рассматривали падение метеорита, посадку НЛО и обрушение секретного подземного военного хранилища. Теперь ученые считают, что гигантская дыра возникла вследствие взрыва накопленного метана, который стал тревожным следствием потепления в регионе. Однако исследователи все еще многого не знают.
В августе 2020 года Институт проблем нефти и газа РАН при поддержке местных ямальских властей провел крупную экспедицию к новому кратеру. В завершающем этапе исследования приняли участие специалисты «Сколтеха». Однако общепринятой теории о том, как возникают загадочные дыры в сибирской тундре, до сих пор нет.
«Возможно, они формировались годами, но трудно оценить их количество. Поскольку кратеры обычно появляются в необитаемых и в основном нетронутых районах Арктики, зачастую их некому увидеть и сообщить о них, — рассказал Евгений Чувилин, ведущий научный сотрудник Центра добычи углеводородов Сколковского института науки и технологий, посетивший место новейшего кратера для изучения его особенностей. — Даже сейчас кратеры в основном обнаруживаются случайно во время обычных ненаучных полетов вертолетов или их замечают оленеводы и охотники».
Вечная мерзлота, которая составляет две трети территории России, является огромным природным резервуаром метана — мощного парникового газа. Недавние жаркие летние периоды, в том числе 2020 года, вероятно, сыграли свою роль в создании этих кратеров. Ямальский кратер был первым из этих массивных отверстий, обнаруженных в регионе. Впервые он был замечен в 2013 году, но попал в заголовки газет в 2014 году.
Кратер в Арктике — удача для ученых
Чувилин и его команда — среди немногих ученых, побывавших внутри одного из этих кратеров, чтобы исследовать, как он образовался и откуда берется газ, поспособствовавший его появлению. Доступ к кратерам возможен лишь с помощью альпинистского снаряжения. Есть ограничение и во времени: кратеры превращаются в озера в течение двух лет после образования.
Ученые взяли образцы почвы в слое вечной мерзлоты, грунта и льда с края дыры, известной как кратер Эркута, во время полевой поездки в 2017 году — сразу после того, как она была обнаружена биологами, которые работали в этом районе, наблюдая за гнездованием соколов. Полгода спустя исследователи провели наблюдения с помощью беспилотников.
«Главная проблема с этими кратерами заключается в том, что они невероятно быстро формируются геологически и существуют очень непродолжительное время, а затем превращаются в озера, — сказал Чувилин. — Найти кратер в далекой Арктике — всегда удача для ученых».
Исследование, опубликованное в июне, показало, что газы, в основном метан, могут накапливаться в верхних слоях вечной мерзлоты из нескольких источников — как из глубоких слоев Земли, так и из ближайших к поверхности. Скопление этих газов может создать давление, достаточно сильное для того, чтобы прорваться сквозь верхние слои мерзлого грунта, рассеивая землю и камни и создавая кратер.
«Мы хотим подчеркнуть, что изучение этой кратерной проблемы находится на очень ранней стадии и каждый новый кратер ведет к новым исследованиям и открытиям», — сказал Чувилин.
Кратер Эркут, согласно модели ученых, образовался в высохшем озере, которое, вероятно, имело под собой так называемый талик — зону незамерзающих почв. После того как озеро высохло, эти почвы стали постепенно замерзать, создавая напряжение, которое в конечном итоге высвободилось в результате мощного взрыва — это тип ледяного вулкана.
«Криовулканизм, как его называют некоторые исследователи, — это очень плохо изученный и описанный процесс в криосфере, взрыв с участием горных пород, льда, воды и газов, который оставляет после себя кратер, — отметил Чувилин. — Это потенциальная угроза деятельности человека в Арктике, и нам необходимо тщательно изучить, как накапливаются газы, особенно метан, в верхних слоях вечной мерзлоты и какие условия могут привести к тому, что ситуация станет экстремальной».
Криосфера относится к частям земной поверхности, в которых вода находится в твердой форме — в виде льда. По мнению Чувилина, увеличение криовулканизма может быть связано с изменением климата. В то же время выбросы метана сами по себе способствуют росту концентрации парниковых газов в атмосфере. «Но это еще нужно исследовать», — признался Чувилин. Он добавил, что его команда вскоре опубликует более подробную информацию о новейшем кратере в научном журнале.
Во всем виновато жаркое лето?
Марина Лейбман, российский специалист по вечной мерзлоте из Института криосферы Земли СО РАН, входила в группу исследователей, которые проанализировали газовыделения пяти кратеров с использованием данных дистанционного зондирования и полевых работ.
Ученые обнаружили, что кратеры имеют некоторые сходные черты. Во-первых, до взрыва на их местах находились курганы высотой от 2 до 6 м. Во-вторых, все кратеры были расположены на пологих склонах и имели цилиндрическую, как банка, нижнюю часть, прежде чем превратились в воронку с диаметром отверстия около 20–25 м в ширину. В-третьих, все взрывы сопровождались выбросом на поверхность льда. Там, где падали огромные замерзшие блоки, в некоторых случаях образовывались отверстия.
Курганы появляются и взрываются в течение последних трех-пяти лет. Лейбман полагает, что их росту и прорыву способствовало чрезвычайно жаркое лето в регионе в 2012, 2016 и 2020 годах. По ее словам, метан накапливается в особом слое земли под названием «криопег». Он никогда не замерзает из-за содержания соли ниже уровня грунтового льда и действует как ловушка. Газ выходит наружу, деформируя лед и землю и образуя насыпь. Из-за жары в течение теплого лета курганы взорвались и создали впечатляющие кратеры.
Лейбман считает, что кратеры уникальны для этой области Арктики, так как немногие другие регионы имеют условия, необходимые для образования отверстий: сочетание столообразного грунтового льда вблизи поверхности, непрерывной вечной мерзлоты, насыщенной метаном, и незамерзающей земли с солеными отложениями подо льдом.
Ни одна из этих особенностей не была обнаружена на Аляске или в арктической зоне Канады, сообщила Сьюзан Натали, директор Арктической программы в Центре климатических исследований Вудвелла. Центр использует спутниковые данные, чтобы попытаться идентифицировать и нанести на карту кратеры, которые не были замечены человеческими глазами. «Все кратеры, которые были найдены, находятся в одном регионе Сибири: на Гыданском полуострове и Ямале», — сказала Натали. И призналась, что когда впервые услышала об этих кратерах, это показалось ей чем-то совершенно безумным и нереальным.
«Она могла погибнуть!»
Очень немногие были очевидцами подобных взрывов. Однако они представляют опасность для людей, которые живут в этих отдаленных регионах, и для нефтегазовой инфраструктуры в целом, сказал геолог Василий Богоявленский, профессор Института проблем нефти и газа РАН.
Он рассказал о женщине-оленеводе, которая стала свидетелем мощного взрыва кургана в русле реки на полуострове Ямал в 2017 году и сообщила ему об увиденном. «Каждое утро она шла к этому маленькому ледяному холмику на реке, потому что это было самое высокое место, и она смотрела оттуда за своими оленями. А однажды утром, когда произошел взрыв, она пришла снова и, почувствовав что-то под ногами, испугалась и побежала, — рассказывает ученый. — Когда она была на расстоянии 200 или 300 м, произошел взрыв. Она могла погибнуть!» Другие воронки образовались менее чем в 3 км от железных дорог и нефтепровода, добавил профессор.
Богоявленский сомневается, что первопричиной этих кратеров является потепление температур, связанное с изменением климата. Жители деревень и пастушьих общин передавали ему в частных беседах истории, услышанные от старшего поколения, о взрывах, создающих кратеры в тундре. Первопричиной взрывов он считает газ, который стремится переместиться на поверхность из глубоких слоев Земли.
Однако Лейбман и ее коллеги так не думают. «Наша команда и другие специалисты провели лабораторные исследования метана из кратера. Его изотопный состав доказывает, что этот метан не пришел из глубоких источников, — сообщила Лейбман. — Трудно исключить экстремальные температуры воздуха, потому что первый набор кратеров появился после экстремума лета 2012 года, другой — после экстремума 2016 года и самый новый — после экстремума 2020 года. Ничего промежуточного не было».
Сюьзан Натали также считает, что изменение климата играет определенную роль, хотя для окончательного ответа требуется больше данных. «В Арктике было аномально теплое лето. Можно себе представить, что ослаб слой вечной мерзлоты», — объяснила она. Натали отметила, что ученым потребовалось много времени, чтобы связать изменение климата с усилением ураганов. По всей видимости, и в случае с сибирскими кратерами потребуется больше данных, чтобы сделать окончательный вывод.