Новая физическая модель предполагает, что талая вода, образующаяся в результате таяния вечной мерзлоты на российском полуострове Ямал, может высвобождать источники метана на глубине, вызывая взрывы, которые приводят к образованию огромных кратеров на поверхности. В то же время таяние вечной мерзлоты в Арктике может привести к выбросу радиоактивного радона, вызывающего рак. А у побережья Аляски береговая охрана США сообщает, что подводная вулканоподобная структура выбрасывает газ.
Новая физическая модель предполагает, что талая вода, образующаяся в результате таяния вечной мерзлоты на российском полуострове Ямал, может высвобождать источники метана на глубине, вызывая взрывы, которые приводят к образованию огромных кратеров на поверхности. Огромные кратеры в вечной мерзлоте Сибири наконец-то могут получить решающее объяснение. Они образуются, когда вода под давлением вызывает образование трещин в вечной мерзлоте, вызывая внезапный взрывной выброс метана, говорят ученые.
Таинственные кратеры имеют глубину 160 футов (50 метров) и ширину до 230 футов (70 метров) и впервые появились на северных полуостровах России Ямал и Гыдан в 2014 году. Куски камня и льда, разбросанные по ландшафту вокруг кратеров, указывают на то, что они были вызваны гигантскими взрывами. Эти странные кратеры никогда не были обнаружены в других местах Арктики.
Теперь новые исследования могут наконец объяснить, почему эти взрывы происходят только в Сибири.
«Это очень, очень специфические условия, которые позволяют этому явлению произойти», — заявила соавтор исследования Ана Моргадо, докторант и инженер-химик Кембриджского университета в Великобритании. «Мы говорим об очень узком геологическом пространстве».
Люди стоят на краю гигантского кратера Ямала, который после извержения почти заполнился водой. Александр Луценко
Независимо от того, насколько точны эти взрывы, они могут спровоцировать обратную связь по изменению климата, что приведет к огромным выбросам мощного парникового газа метана.
«Это может быть очень редким явлением», — сказал Моргадо. «Но количество выбрасываемого метана может оказать довольно большое влияние на глобальное потепление».
За последнее десятилетие исследователи выдвинули несколько предположений о факторах, которые могут способствовать образованию сибирских кратеров, связывая их с таянием вечной мерзлоты и распадом кристаллов воды и метана, называемых гидратами метана, на метан и воду.
«Мы знали, что что-то заставляет слой гидрата метана разлагаться», — сказал Моргадо.
Чтобы выяснить, как связаны все эти факторы, исследователи проработали ряд уравнений и провели эксперименты в лаборатории, имитирующей вечную мерзлоту. Они определили, что взрывы, скорее всего, вызваны высоким давлением, подобно тому, как взрывается воздушный шар, когда он перенадут. Далее им нужно было выяснить, что вызвало это гипердавление.
Первый наблюдаемый кратер в вечной мерзлоте, обнаруженный в 2014 году на полуострове Ямал, Сибирь.2024. Morgado et al. Geophysical Research Letters
Новое исследование выявляет карманы соленой воды в вечной мерзлоте, называемые криопэгами, которые лежат прямо над гидратом метана. Эти криопэги, обнаруженные только на севере России, являются остатками доисторических морей, которые исчезли во время последнего ледникового периода, когда температура упала, заперев воду в ледовых щитах континентального масштаба. Криопэги остаются жидкими, несмотря на свое ледяное окружение, из-за высокого давления и содержания соли.
Поскольку криопэги гораздо более соленые, чем окружающая их вечная мерзлота, талая вода от тающей поверхности вечной мерзлоты спускается в эти карманы, чтобы уравнять концентрацию соли между двумя водохранилищами, согласно исследованию, опубликованному 26 сентября 2024 года в журнале Geophysical Research Letters. Это медленно создает давление внутри криопэгов.
В конце концов, напряжение становится настолько высоким, что в вечной мерзлоте над криопэгами образуются трещины. Это высвобождает давление внутри вечной мерзлоты. Гидраты метана непосредственно под криопэгами поддерживаются в стабильном состоянии за счет низких температур и высокого давления, поэтому внезапное падение давления в этих слоях может привести к отщеплению метана от кристаллов и его переходу в газообразное состояние, что вызовет огромный взрыв.
Авторы исследования отметили, что эти процессы, вероятно, происходят в течение нескольких десятилетий, поэтому взрывы, приводящие к образованию кратеров, редки.
Таяние вечной мерзлоты в Арктике может привести к выбросу радиоактивного радона, вызывающего рак. Поскольку вечная мерзлота тает в результате изменения климата, она может выделять больше радона — бесцветного и не имеющего запаха газа, связанного с раком легких.
Ученые предупреждают, что таяние вечной мерзлоты в Арктике может привести к выбросу радона — радиоактивного газа, который может вызывать рак.
Вечная мерзлота, которая сохраняет землю в замороженном состоянии круглый год в Арктике, действует как колпак, который не дает различным газам выходить в атмосферу. Самым известным из них, вероятно, является метан, мощный парниковый газ, который выделяется при таянии вечной мерзлоты, тем самым ускоряя изменение климата.
Но в новой статье, опубликованной в мартовском выпуске журнала Earth-Science Reviews, исследователи отмечают, что под вечной мерзлотой Арктики скрывается еще один опасный газ: радон. Этот бесцветный, не имеющий запаха газ является этапом радиоактивного распада природного урана. Известно, что он иногда накапливается внутри домов, особенно в подвалах, тем самым повышая долгосрочный риск рака легких у жителей. По данным Агентства по охране окружающей среды, радон является второй по значимости причиной рака легких в Соединенных Штатах, ответственной за 21 000 смертей в год.
Сейчас радон не всегда является острой проблемой в Арктике или околоарктических регионах, где земля остается мерзлой круглый год. Это потому, что вечная мерзлота не дает газу подниматься из почвы, сообщил Пол Гудфеллоу, специалист по экологической программе по геологическим опасностям в Аляскинском отделении геологических и геофизических исследований. Но по мере таяния вечной мерзлоты этот защитный щит исчезает.
Galen Rowell
«В настоящее время проводятся некоторые исследования, которые кажутся весьма многообещающими и показывают, как вечная мерзлота может потенциально подвергать домовладельцев воздействию радона», — сказал Гудфеллоу, не принимавший участия в новом исследовании.
Работа Гудфеллоу заключается в том, чтобы поощрять домовладельцев на Аляске проводить тестирование на радон, что может быть проблемой, учитывая низкую плотность населения штата. По его словам, в отдаленных общинах ограничена почтовая связь, что затрудняет доставку тестовых наборов в лаборатории в нижних 48 штатах для их анализа.
В новом исследовании ученые собрали предыдущие исследования радона в регионах вечной мерзлоты, которые включают как Аляску, так и горы Харбина, провинции на северо-востоке Китая. Обзор предполагает, что деградация вечной мерзлоты может привести к миграции радона в дома и рабочие помещения, пишут исследователи во главе с Цзянь Цуй из Харбинского центра комплексных исследований природных ресурсов Геологической службы Китая.
Однако исследования миграции радона в районах вечной мерзлоты «крайне недостаточны», добавили они.
Вечная мерзлота не тает организованно, сверху вниз, сказал Арт Нэш, специалист по энергетике в Университете Аляски Фэрбанкс Кооперативной службы расширения. Вместо этого она тает неравномерно, открывая трещины и щели. Сейсмическая активность, которая распространена на Аляске, также может создавать новые разломы, через которые может перемещаться радон.
Также есть вопросы о том, как радон будет взаимодействовать с другими газами, запертыми под вечной мерзлотой, сказал Нэш. Самым тревожным из них является метан, мощный парниковый газ, который, если его выпустить в больших количествах, может быстро ускорить глобальное потепление. Еще один тревожный вопрос — метилртуть, химикат, нарушающий работу нервной системы, который может накапливаться в воде и тканях животных в пищевой цепочке.
Береговая охрана США сообщает, что подводная вулканоподобная структура выбрасывает газ у побережья Аляски. Картографирование Чукотского моря и моря Бофорта у берегов Аляски выявило на морском дне структуру высотой 1640 футов, но ученые говорят, что пока слишком рано определять природу открытия.
Ученые, работающие совместно с Береговой охраной США, обнаружили у побережья Аляски сооружение высотой 1640 футов (500 метров), похожее на подводный вулкан.
Структура может извергать газ, основываясь на данных, собранных из воды над ней, но ученые все еще не уверены. Независимо от того, является ли структура вулканом или нет, ее глубина составляет 5250 футов (1600 м) в самой мелкой точке, что означает, что она не представляет риска для навигации, согласно заявлению.
Визуализация вулканоподобного образования, обнаруженного научными группами на борту катера береговой охраны США «Хили». NOAA
Исследователи обнаружили ранее неизвестную структуру в ходе трехэтапной миссии на борту ледокола Береговой охраны США «Хили» по картированию океанского дна в Чукотском море и море Бофорта.
«Хотя анализ еще продолжается, эти результаты являются захватывающими и дают представление о том, что может находиться под поверхностью океана, большая часть чего неизвестна в этом регионе», — говорится в заявлении Меган Макговерн, командира судна «Fairweather» Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), принимавшего участие в миссии.
Ученые обнаружили эту структуру во время первого этапа текущей миссии Healy, которая исследует часть области исследования маршрута доступа к порту арктического побережья Аляски (Arctic PARS) вдоль северного побережья Аляски. Arctic PARS оценивает потенциал новых судоходных маршрутов вдоль всего арктического побережья США, от мыса Принца Уэльского на полуострове Сьюард на Аляске до границы США с Канадой около Гордона, Аляска.
Члены экипажа катера Береговой охраны США «Хили» извлекают измерительный прибор из Чукотского моря 30 октября 2024 года. Береговая охрана США
На втором и третьем этапах миссии молодые ученые будут приглашены для проведения различных видов исследований океана, включая картирование морского дна и отбор проб воды для заполнения пробелов в знаниях экспертов об этих отдаленных районах.
На Аляске есть подводные вулканы, такие как вулкан Богослоф, но они расположены в районах известного вулканизма, в отличие от объекта, о котором сообщает Хили.