Un nouveau modèle physique suggère que l’eau de fonte générée par le dégel du pergélisol sur la péninsule russe de Yamal pourrait libérer des sources de méthane en profondeur, provoquant des explosions conduisant à d’énormes cratères à la surface. Dans le même temps, le dégel du pergélisol dans l’Arctique pourrait entraîner la libération de radon radioactif, responsable du cancer. Et au large des côtes de l’Alaska, la Garde côtière américaine affirme qu’une structure sous-marine semblable à un volcan crache du gaz.
Un nouveau modèle physique suggère que l’eau de fonte générée par le dégel du pergélisol sur la péninsule russe de Yamal pourrait libérer des sources de méthane en profondeur, provoquant des explosions conduisant à d’énormes cratères à la surface. Les énormes cratères du pergélisol sibérien pourraient enfin avoir une explication décisive. Ils se forment lorsque l’eau sous pression provoque la formation de fissures dans le pergélisol, provoquant une libération explosive soudaine de méthane, selon les scientifiques.
Les mystérieux cratères mesurent 50 mètres de profondeur et 70 mètres de largeur et sont apparus pour la première fois dans les péninsules nord-russes de Yamal et Gydan en 2014. Des morceaux de roche et de glace dispersés dans le paysage autour des cratères indiquent qu’ils ont été causés par des explosions géantes. Ces étranges cratères n’ont jamais été découverts ailleurs dans l’Arctique.
De nouvelles recherches pourraient enfin expliquer pourquoi ces explosions ne se produisent qu’en Sibérie.
« Ce sont des conditions très, très spécifiques qui permettent à ce phénomène de se produire », a déclaré Ana Morgado, co-auteur de l’étude, doctorante et ingénieure chimiste à l’Université de Cambridge au Royaume-Uni. « Nous parlons d’un espace géologique très étroit. »
Les gens se tiennent au bord du cratère géant Yamal, qui après l’éruption était presque rempli d’eau. Alexandre Loutsenko
Aussi précises que soient ces explosions, elles pourraient déclencher un retour d’information sur le changement climatique, entraînant d’énormes émissions de méthane, un puissant gaz à effet de serre.
« Cela pourrait être un événement très rare », a déclaré Morgado. « Mais la quantité de méthane libérée pourrait avoir un impact assez important sur le réchauffement climatique. »
Au cours de la dernière décennie, les chercheurs ont fait plusieurs suggestions sur les facteurs pouvant contribuer à la formation de cratères sibériens, en les reliant à la fonte du pergélisol et à la dégradation des cristaux d’eau et de méthane, appelés hydrates de méthane, en méthane et en eau.
« Nous savions que quelque chose provoquait la décomposition de la couche d’hydrate de méthane », a déclaré Morgado.
Pour comprendre comment tous ces facteurs sont liés, les chercheurs ont travaillé sur une série d’équations et mené des expériences dans un laboratoire simulant le pergélisol. Ils ont déterminé que les explosions étaient très probablement causées par une haute pression, semblable à la façon dont un ballon explose lorsqu’il est surgonflé. Ensuite, ils devaient comprendre la cause de cette hyperpression.
Le premier cratère observé dans le pergélisol, découvert en 2014 sur la péninsule de Yamal, en Sibérie.2024. Morgado et coll. Lettres de recherche géophysique
Une nouvelle étude identifie des poches d’eau salée dans le pergélisol, appelées cryopegs, situées directement au-dessus de l’hydrate de méthane. Ces cryopegs, que l’on trouve uniquement dans le nord de la Russie, sont les vestiges de mers préhistoriques qui ont disparu au cours de la dernière période glaciaire lorsque les températures ont chuté, emprisonnant l’eau dans des calottes glaciaires à l’échelle continentale. Les cryopegs restent liquides malgré leur environnement glacé en raison de la haute pression et de la teneur en sel.
Parce que les cryopegs sont beaucoup plus salés que le pergélisol qui les entoure, l’eau de fonte provenant de la surface du pergélisol en fusion descend dans ces poches pour égaliser la concentration de sel entre les deux réservoirs, selon une étude publiée le 26 septembre 2024 dans la revue Geophysical Research Letters. Cela crée lentement une pression à l’intérieur des cryopegs.
Finalement, la contrainte devient si élevée que des fissures se forment dans le pergélisol au-dessus des cryopegs. Cela libère la pression à l’intérieur du pergélisol. Les hydrates de méthane directement sous les cryopegs sont maintenus stables par les basses températures et les hautes pressions, de sorte qu’une chute soudaine de pression dans ces couches peut provoquer la rupture du méthane des cristaux et sa transformation en gaz, provoquant une énorme explosion.
Les auteurs de l’étude ont noté que ces processus se produisent probablement sur plusieurs décennies, de sorte que les explosions conduisant à la formation de cratères sont rares.
La fonte du pergélisol dans l’Arctique pourrait libérer du radon radioactif cancérigène. À mesure que le pergélisol fond en raison du changement climatique, il pourrait libérer davantage de radon, un gaz incolore et inodore lié au cancer du poumon.
Les scientifiques préviennent que le dégel du permafrost dans l’Arctique pourrait libérer du radon, un gaz radioactif pouvant provoquer le cancer.
Le pergélisol, qui maintient le sol gelé toute l’année dans l’Arctique, agit comme une barrière qui empêche divers gaz de s’échapper dans l’atmosphère. Le plus connu d’entre eux est probablement le méthane, un puissant gaz à effet de serre libéré lorsque le pergélisol fond, accélérant ainsi le changement climatique.
Mais dans un nouvel article publié dans le numéro de mars de Earth-Science Reviews, des chercheurs notent qu’un autre gaz dangereux se cache sous le pergélisol arctique : le radon. Ce gaz incolore et inodore est une étape de la désintégration radioactive de l’uranium naturel. On sait qu’il s’accumule parfois à l’intérieur des maisons, en particulier dans les sous-sols, augmentant ainsi le risque à long terme de cancer du poumon pour les résidents. Le radon est la deuxième cause de cancer du poumon aux États-Unis, responsable de 21 000 décès par an, selon l’Environmental Protection Agency.
Or, le radon ne constitue pas toujours un problème urgent dans les régions arctiques ou proches de l’Arctique, où le sol reste gelé toute l’année. En effet, le pergélisol empêche le gaz de s’élever du sol, a déclaré Paul Goodfellow, spécialiste du programme des géorisques environnementaux à la Division de recherche géologique et géophysique de l’Alaska. Mais à mesure que le pergélisol fond, ce bouclier protecteur disparaît.
Galen Rowell
« Certaines études en cours semblent très prometteuses et montrent comment le pergélisol pourrait potentiellement exposer les propriétaires au radon », a déclaré Goodfellow, qui n’a pas participé à la nouvelle étude.
Le travail de Goodfellow consiste à encourager les propriétaires de l’Alaska à tester le radon, ce qui peut constituer un défi étant donné la faible densité de population de l’État. Le service postal est limité dans les communautés éloignées, ce qui rend difficile l’acheminement des kits de test aux laboratoires des 48 États inférieurs pour analyse, a-t-il déclaré.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont compilé des recherches antérieures sur le radon dans les régions de pergélisol qui comprennent à la fois l’Alaska et les montagnes de Harbin, une province du nord-est de la Chine. L’étude suggère que la dégradation du pergélisol pourrait conduire à la migration du radon dans les maisons et les lieux de travail, écrivent les chercheurs dirigés par Jian Cui du Centre de recherche intégré sur les ressources naturelles de Harbin du China Geological Survey.
Cependant, les recherches sur la migration du radon dans les zones de permafrost font « cruellement défaut », ont-ils ajouté.
Le pergélisol ne fond pas de manière organisée et descendante, a déclaré Art Nash, spécialiste de l’énergie au service de vulgarisation coopérative de Fairbanks de l’Université d’Alaska. Au lieu de cela, il fond de manière inégale, ouvrant des fissures et des crevasses. L’activité sismique, courante en Alaska, peut également créer de nouvelles failles à travers lesquelles le radon peut voyager.
Des questions se posent également sur la façon dont le radon interagira avec d’autres gaz piégés sous le permafrost, a déclaré Nash. Le plus inquiétant d’entre eux est le méthane, un puissant gaz à effet de serre qui, s’il est libéré en grande quantité, peut rapidement accélérer le réchauffement climatique. Un autre problème préoccupant est celui du méthylmercure, un produit chimique perturbant le système nerveux qui peut s’accumuler dans l’eau et les tissus animaux de la chaîne alimentaire.
La Garde côtière américaine affirme qu’une structure sous-marine semblable à un volcan crache du gaz au large des côtes de l’Alaska. La cartographie de la mer des Tchouktches et de la mer de Beaufort au large des côtes de l’Alaska a révélé une structure de 1 640 pieds sur le fond marin, mais les scientifiques affirment qu’il est trop tôt pour déterminer la nature de la découverte.
Des scientifiques travaillant avec la Garde côtière américaine ont découvert une structure de 500 mètres au large des côtes de l’Alaska qui ressemble à un volcan sous-marin.
La structure crache peut-être du gaz d’après les données collectées sur l’eau au-dessus d’elle, mais les scientifiques n’en sont toujours pas sûrs. Que la structure soit un volcan ou non, sa profondeur est de 5 250 pieds (1 600 m) à son point le moins profond, ce qui signifie qu’elle ne présente aucun risque pour la navigation, selon le communiqué.
Une visualisation de la formation volcanique découverte par des équipes scientifiques à bord du garde-côte américain Healy. NOAA
Les chercheurs ont découvert cette structure jusqu’alors inconnue au cours d’une mission en trois phases à bord du brise-glace Healy de la Garde côtière américaine pour cartographier le fond océanique des mers des Tchouktches et de Beaufort.
« Bien que l’analyse soit toujours en cours, ces résultats sont passionnants et donnent un aperçu de ce qui pourrait se trouver sous la surface de l’océan, dont une grande partie est inconnue dans la région », a déclaré Megan McGovern, commandant du navire Fairweather de la National Oceanic and Atmospheric Administration, dans un communiqué. (NOAA), qui a participé à la mission.
Les scientifiques ont découvert la structure au cours de la première phase de la mission Healy en cours, qui explore une partie de la zone d’étude de l’Alaska Port Access Route Survey (Arctic PARS) le long de la côte nord de l’Alaska. Arctic PARS évalue le potentiel de nouvelles routes de navigation le long de toute la côte arctique américaine, depuis Prince of Wales Point sur la péninsule Seward en Alaska jusqu’à la frontière canado-américaine près de Gordon, en Alaska.
Des membres de l’équipage du garde-côte américain Healy récupèrent un appareil de mesure dans la mer des Tchouktches le 30 octobre 2024. Garde côtière américaine
Au cours des deuxième et troisième phases de la mission, de jeunes scientifiques seront invités à mener divers types de recherches océaniques, notamment la cartographie des fonds marins et l’échantillonnage de l’eau, afin de combler les lacunes des connaissances spécialisées sur ces zones isolées.
Il existe des volcans sous-marins en Alaska, comme le volcan Bogoslof, mais ils sont situés dans des zones de volcanisme connu, contrairement à la caractéristique rapportée par Healy.
