O mistério da explosão de crateras siberianas

O mistério da explosão de crateras siberianas
O mistério da explosão de crateras siberianas
Anonim

Na distante Península Yamal, localizada além do Círculo Polar Ártico, enormes feridas começaram a aparecer no permafrost - algo acontece no subsolo, então algo irrompe das profundezas para a superfície, causando preocupação para os cientistas. Cientistas russos e americanos falam sobre as possíveis razões para esse fenômeno.

Essas feridas no chão apareceram repentina e instantaneamente, depois das quais enormes marcas permaneceram na superfície.

Nas bordas da cratera resultante, o solo é uma mistura cinza e grosseira de gelo e pedaços de permafrost. As raízes das plantas - elas apareceram na superfície após a formação de uma cratera - têm vestígios de combustão. Isso nos permite julgar quais forças poderosas participaram da formação desse buraco localizado na parte central do Ártico Siberiano.

Quando vista do ar, a recém-descoberta terra nua é imediatamente impactante contra o pano de fundo de uma tundra verde e lagos escuros ao seu redor. As camadas de terra e rochas que podem ser vistas dentro deste buraco cilíndrico são quase pretas e, quando os cientistas chegaram a este lugar, a água já havia começado a se acumular no fundo.

Entre eles estava Evgeny Chuvilin, geólogo do Instituto de Ciência e Tecnologia Skolkovo, com sede em Moscou. Ele voou de avião para este canto remoto da Península Yamal, no noroeste da Sibéria, para ver o fenômeno. Este buraco, de 50 metros de profundidade, pode conter peças-chave do quebra-cabeça que o tem assombrado nos últimos seis anos, desde a descoberta do primeiro buraco desse tipo em outra parte da Península Yamal.

Esta cratera (20 metros de largura e 52 metros de profundidade) foi descoberta por um piloto de helicóptero voando sobre ela em 2014. Aconteceu a cerca de 42 quilômetros do campo de gás natural de Bovanenkovo, na Península de Yamal. Cientistas que visitaram o local, incluindo Marina Leibman, pesquisadora-chefe do Instituto da Criosfera da Terra (Filial Siberiana da Academia Russa de Ciências), que estuda o permafrost na Sibéria há mais de 40 anos, chamaram o que viram lá como um fenômeno completamente novo na região do permafrost. Analistas que estudaram imagens de satélite relataram posteriormente que esta cratera de emissão de gás (GEC) - chamada GEC-1 - se formou em algum momento entre 9 de outubro e 1 de novembro de 2013.

A última dessas crateras foi descoberta em agosto deste ano por membros de uma equipe de televisão, quando sobrevoaram o local com cientistas da Academia Russa de Ciências e autoridades locais durante uma expedição a Yamal. Assim, o número total de crateras encontradas em Yamal e na vizinha Península Gydan atingiu 17.

No entanto, as razões para o aparecimento desses enormes buracos no permafrost, bem como a velocidade de sua formação, permanecem misteriosas. Também há perguntas sem resposta sobre o que eles podem significar para o futuro do Ártico e para as pessoas que vivem e trabalham lá. Para muitos pesquisadores do Ártico, o aparecimento dessas quedas é um sinal preocupante, o que parece significar que alguma mudança radical está ocorrendo nessas áreas frias e escassamente povoadas no norte de nosso planeta.

No entanto, pesquisas recentes levaram a algumas especulações sobre o que realmente está acontecendo lá. O que está claro é que esses buracos não são formados como resultado da precipitação gradual conforme o permafrost derrete e afunda abaixo da superfície. Sua educação é explosiva.

“Quando ocorre uma explosão, grandes pedaços de terra e gelo são lançados a centenas de metros de seu epicentro”, diz Chuvilin. “Estamos lidando aqui com uma força colossal criada por altíssima pressão. No entanto, permanece um mistério que essa pressão seja tão alta."

A Chuvilin faz parte de um grupo de cientistas russos - eles colaboram com seus colegas ao redor do mundo - que visitam os locais dessas crateras para coletar amostras e realizar várias medições. Eles estão tentando entender melhor o que está acontecendo nas profundezas da tundra, sob sua superfície.

Alguns cientistas comparam essas crateras a criovulcões - vulcões que expelem gelo em vez de lava. É geralmente aceito que tais vulcões existem em algumas partes remotas de nosso sistema solar - em Plutão, Titã, a lua de Saturno e também no planeta anão Ceres. Porém, com o acúmulo de observações em diferentes períodos de sua evolução, os buracos resultantes passaram a ser chamados de “crateras de emissão de gases”. Este nome permite que você tenha uma ideia da natureza de sua formação.

“A análise feita com base em imagens obtidas com o auxílio de satélites mostra que, com a explosão, um buraco gigante se forma no lugar de um pequeno monte de elevação”, diz Chuvilin. Essas elevações são abobadadas e se formam no momento em que uma camada de solo congelado é empurrada para a superfície pela água, e então a água ali acumulada começa a congelar. O gelo resultante se expande para formar uma pequena colina. Essas elevações, para as quais a palavra yakut local “bulgunnyakh” também é usada em russo, aparecem e desaparecem quando as estações mudam. No entanto, em grande parte do Ártico, esses montes salientes afundam no solo em vez de explodir.

É óbvio que essas elevações no noroeste da Sibéria se comportam de maneira diferente. De acordo com Chuvilin, eles crescem rapidamente e atingem uma altura de vários metros, mas então seu topo explode repentinamente. Aparentemente, não é a água gelada que os empurra para a superfície, mas o gás que se acumula no subsolo.

“Essas protuberâncias foram se formando com o tempo”, diz Sue Natali, ecologista e especialista no Ártico [ela estuda o permafrost e é diretora do Programa Ártico para Woods Hole, Centro de Pesquisa Climática de Massuchusetts. George Woodwell (Woodwell Climate Research Center)]. "Esses tipos de montículos cheios de gás se formam ao longo dos anos."

Um estudo dos anéis anuais de ramos de salgueiro encontrados entre as rochas descartadas (isso aconteceu em 2014 após a explosão e formação da primeira cratera) permitiu concluir que essas plantas estão sob estresse desde a década de 1940. Os especialistas acreditam que isso pode ter acontecido como resultado da deformação do solo.

“No entanto, há evidências de que o ciclo de vida das crateras de emissão de gás pode ser muito curto, variando de três a cinco anos”, diz Alexander Kizyakov, criolitologista da Lomonosov Moscow State University. Uma das crateras, formada no verão de 2017 e conhecida como SeYkhGEC, descoberta usando uma imagem de satélite, começou a se formar no solo em 2015.

Os mesmos traços e inchaços associados à liberação de bolsões de gás foram encontrados no fundo do Mar de Kara, perto da Península de Yamal, e outros na região do Mar de Barents. No entanto, até agora, de acordo com Natalie, nada parecido com isso foi encontrado em outras partes do Ártico.

Alguns processos associados ao permafrost em Yamal e na Península Gydan são a razão para a explosão de tais colinas. “O solo de lá tem certas propriedades”, diz ela.- Uma camada muito fina de gelo se forma ali, é uma placa de gelo, que forma uma espécie de parte superior densa do permafrost. Além disso, ali também se formam numerosos criopegs, ou seja, áreas de solo descongelado circundadas por verdadeiro permafrost - podemos dizer que se trata de uma espécie de sanduíche. Há também uma terceira característica - campos de petróleo e gás natural muito profundamente localizados”.

Uma dessas crateras foi estudada recentemente por Chuvilin - a largura de sua cratera é de 20 metros, foi batizada de "Yerkuta" em homenagem ao rio, na planície de inundação de que surgiu. Aparentemente, formou-se no fundo de um lago seco. Quando o lago desapareceu, uma camada de solo descongelada permaneceu lá, que é chamada de talik, e é aí que o gás começa a se acumular. No entanto, Chuvilin acredita que a origem exata da formação da cratera ainda não pode ser identificada. “A principal questão no estudo da cratera é determinar a origem do gás que se acumula sob o permafrost”, diz Chuvilin. "Assim que uma cratera aparece, não há mais gás lá."

Os pastores de renas locais relataram ter visto chamas e fumaça depois que uma cratera explodiu em junho de 2017.

No momento, questões relacionadas à evolução desses montes salientes, e também como o gás chega lá, estão sendo cuidadosamente estudadas. “É de grande interesse que possamos estar enfrentando um processo geoquímico novo ou até então desconhecido, sobre o qual não tínhamos ideia antes,” diz Natalie.

Exploradores ousados descendo essas crateras encontraram níveis elevados de metano, sugerindo que esse gás provavelmente está subindo de baixo. Uma das principais teorias é que o metano, localizado em grandes profundidades sob a camada permafrost, tenta subir através de bolsas descongeladas, como resultado disso, ele se acumula sob a camada de gelo. De acordo com outra ideia, o alto teor de dióxido de carbono na água em tais bolsas descongeladas começa a subir conforme a água congela, e a água restante não é capaz de reter o gás dissolvido.

Além do metano e do dióxido de carbono, as crateras também podem ser causadas por microorganismos presentes em bolsões de solo não congelados. Eles decompõem materiais orgânicos, resultando na formação de gases, disse Chuvilin. A análise de isótopos de metano em uma dessas crateras parece apoiar este ponto de vista, mas a atividade dos micróbios produtores de metano foi encontrada para ser extremamente baixa em lagos formados no fundo dessas crateras - baixa mesmo para latitudes frias onde estão localizados.

No entanto, o metano também pode penetrar diretamente no gelo. Os gases podem ficar presos dentro de cristais de água no permafrost e, então, formarem materiais bastante estranhos, conhecidos como hidratos gasosos. Quando eles são descongelados, gases são liberados.

“Talvez existam outros mecanismos de formação difíceis de representar em um único modelo”, diz Chuvilin. "Depende muito do meio ambiente e da natureza da região." Pelo menos uma cratera, disse ele, foi encontrada no leito do rio.

Independentemente da fonte, pode-se presumir que os gases se acumulam sob camadas descongeladas da terra, começam a levantar uma densa crosta de gelo de 5 a 6 metros e, em seguida, estouram como uma fervura (embora esta seja uma analogia muito vívida, é não é tão ruim, é muito semelhante aos usuários da Internet que ficam maravilhados com vídeos de pessoas espremendo suas espinhas, e alguns cientistas ficam maravilhados com um tipo de cratera Yamal. “Foi uma combinação do desconhecido e do risco associado a eles crateras, e é isso que me atrai , - admite Natalie).

Quando esses montes finalmente explodem, a coisa toda parece bastante colorida. A terra e o gelo no topo dessas bolsas cheias de gás, bem como outros conteúdos das partes descongeladas, aumentam 300 metros de altura após a explosão. A explosão é tão poderosa que pedaços de terra com um metro de espessura sobem, resultando em um parapeito alto, uma boca larga e um buraco cilíndrico mais estreito perto da cratera - acredita-se que seja uma bolsa descongelada. Os pastores de renas locais dizem que viram chamas e fumaça após uma explosão em uma cratera em junho de 2017, perto das margens do rio Mydriyakha. Moradores da vila próxima de Seyakha - localizada a cerca de 33 quilômetros ao sul desta cratera - dizem que o gás queimou por quase 90 minutos, e a altura da chama atingiu 4-5 metros.

Depois de um ou dois anos, as bordas dessa ferida escura e sombria se desintegram e se enchem de água.

Esta região é uma das mais escassamente povoadas do planeta, no entanto, a formação de crateras tão perto do assentamento é preocupante. A região também tem um grande número de oleodutos e gasodutos e outros elementos de infraestrutura, todos usados para extrair combustíveis fósseis escondidos sob o permafrost.

“Ainda não sabemos se isso representa um risco para as pessoas no Ártico”, diz Natalie. Ela e seus colegas estão tentando responder a esta pergunta específica e também estão procurando outras crateras usando imagens de satélite de alta resolução.

“Assim que encontramos algo que se parece com uma cratera, usamos uma sequência de imagens de alta resolução no tempo, o que significa que estamos falando de imagens de satélite tiradas em momentos diferentes, e então tentamos estabelecer quando elas se formaram”, diz ela. Aparentemente, o trabalho desses especialistas sugere que há mais crateras lá do que se pensava anteriormente. “Até agora, identificamos e confirmamos os locais de formação de duas novas crateras, e existem várias outras crateras, cuja confirmação de existência estamos atualmente envolvidos. Temos cerca de duas dúzias dessas crateras na categoria "muito provável" e estamos atualmente em processo de verificação. Dado o fato de que não sabíamos nada sobre elas em 2013, pode haver mais. Mais ".

Em última análise, Natalie e os membros de sua equipe esperam coletar dados suficientes para automatizar o processo de pesquisa. O objetivo principal é desenvolver um algoritmo que preveja o aparecimento de crateras antes mesmo de se formarem e, para isso, é necessário pesquisar montes de gás a partir de imagens obtidas de satélites.

“Esperamos obter um resultado que nos permita determinar a localização de possíveis crateras antes mesmo de se formarem”, diz Natalie. “A necessidade de obter informações sobre esses processos é especialmente grande nas áreas onde as pessoas vivem, por onde passam dutos, onde estão localizados elementos da infraestrutura de petróleo e gás.”

Tentar estabelecer o quão comuns essas crateras são é um processo lento. Após um violento processo de formação, a maioria deles desaparece quase com a mesma rapidez. Por exemplo, o buraco formado após a explosão perto da aldeia de Sayakha - 70 metros de largura e mais de 50 metros de profundidade - encheu-se de água apenas quatro dias depois, o que foi causado pela proximidade do rio. Esse tipo de transformação de um buraco em um lago pode ser considerado um final bastante inofensivo para um fenômeno tão dramático.

Outras crateras se enchem de água mais lentamente, mas depois de um ou dois anos, as bordas afiadas dessa ferida escura e sombria entram em colapso, se enchem de água e se tornam quase indistinguíveis dos milhares de outros pequenos lagos circulares - eles são chamados de lagos termokarst - espalhados por toda parte a área. Ainda não está claro quais dessas são cicatrizes que lembram as emissões de gases.

“É possível que alguns desses lagos na zona do permafrost sejam crateras cheias de água”, diz Kizyakov. "É muito cedo para dizer o quão comum é o mecanismo de formação de lagos."

Alguns especialistas estão tentando identificar lagos causados pela liberação de gás analisando os produtos químicos na água, mas até agora não foram capazes de identificar nenhum padrão geral.

As tentativas de determinar a frequência de tais eventos não são apenas uma questão de curiosidade. Há uma preocupação crescente de que o surgimento de tais crateras no noroeste da Sibéria possa estar relacionado a mudanças mais amplas que ocorrem no Ártico devido às mudanças climáticas.

As temperaturas da superfície do Ártico estão subindo duas vezes em relação à média global, e isso está causando o derretimento de grandes quantidades de permafrost nos meses de verão.

Isso por si só já está mudando a paisagem do Ártico e leva à subsidência do solo e deslizamentos de terra, que são chamados de quedas de degelo. A Sibéria parece ter o maior número de deslizamentos desse tipo no planeta - o maior deles é a Bacia de Batagayk - no início, na década de 1960, havia apenas uma pequena ravina, e agora a largura dessa cratera é de 900 metros.

“Pelo que eu sei, em nenhum lugar do planeta as mudanças climáticas estão causando essa mudança na composição física do solo”, diz Natalie.

Escondido sob o permafrost ártico está uma enorme quantidade de carbono - quase o dobro do que está atualmente na atmosfera da Terra. Na maior parte, são restos congelados de animais e outros materiais orgânicos, bem como o metano preso dentro desses cristais de gelo - esses são os hidratos gasosos de que Chuvilin falou anteriormente. Quando o solo na superfície descongela, permite que os microorganismos quebrem a matéria orgânica e, como resultado, o metano e o dióxido de carbono são formados como subproduto desse processo, enquanto o metano contido na massa de gelo também se liberta.

Um potente gás de efeito estufa, esse metano que escapa das camadas do permafrost tem o potencial de acelerar o aquecimento global e, assim, causar mais derretimento.

Em Yamal, no entanto, as crateras sugerem que outro processo é promissor, adicionando ainda mais incerteza a um ciclo de feedback complexo entre o aumento das temperaturas, derretimento do permafrost e emissões de gases de efeito estufa. Se descobrir que o metano que se acumulou bem abaixo da camada de permafrost começa a vazar pelas camadas geralmente impenetráveis de permafrost, isso pode ser um sinal de que a crosta de gelo congelada acima da superfície da tundra está se tornando mais permeável. Isso pode significar ainda mais incerteza sobre como as mudanças no Ártico afetarão o aquecimento global em nosso planeta.

“Essas crateras são uma evidência chocante do que está acontecendo no Ártico de forma mais ampla”, diz Natalie. - Se você olhar para as mudanças que estão ocorrendo em toda essa região, então algumas delas ocorrem gradualmente, enquanto outras - repentinamente. Poucos são explosivos, mas tudo isso nos faz atentar para como todos contribuem para o aumento das emissões de gases de efeito estufa na atmosfera”.

Embora os especialistas ainda não tenham desvendado o mistério das crateras Yamal, já se pode concluir que provavelmente precisaremos ficar de olho nelas no futuro.

Recomendado: