Pierwszy raz na istnienie tajemniczych lejów zwrócono uwagę w 2014 roku, kiedy badacze napotkali gigantyczny otwór o średnicy około 30 metrów i głębokości ponad 50 metrów na Półwyspie Jamalskim.
Krater, otoczony śladami wyrzuconego materiału, wyraźnie wskazywał na eksplozję. Od tamtego czasu podobne kratery pojawiają się zarówno na Jamale, jak i na pobliskim Półwyspie Gydan.
Ana Morgado, inżynierka chemiczna z Uniwersytetu Cambridge, ostrzega, że ilość metanu uwalniana podczas tych eksplozji może znacząco przyczynić się do globalnego ocieplenia.
Dalsza część artykułu pod materiałem wideo
- Te eksplozje zachodzą tylko w bardzo specyficznych warunkach. Mówimy o bardzo wąskiej niszy geologicznej - zauważa Morgado.
Tajemnica wybuchów: fizyczna, a nie chemiczna
Badania wykazały, że powodem tych potężnych eksplozji nie jest jedynie wzrost temperatury powodujący uwalnianie gazu z topniejącej wiecznej zmarzliny. Choć ocieplenie klimatu przyczynia się do topnienia zmarzliny, samo to zjawisko nie wystarczyłoby, by wywołać takie gwałtowne eksplozje.
Jak tłumaczy geofizyk Julyan Cartwright z Hiszpańskiej Rady Badań Naukowych, istnieją dwa rodzaje wybuchów: te wywołane reakcją chemiczną, jak w przypadku wybuchu dynamitu, oraz te wynikające z czystej fizyki, jak np. przy zbyt dużym ciśnieniu w oponie rowerowej.
- Ponieważ nie zaobserwowano żadnych śladów światła ani produktów spalania, co świadczyłoby o reakcji chemicznej, badacze wywnioskowali, że to fizyczne ciśnienie jest główną przyczyną eksplozji — wyjaśnia Cartwright.
Naukowcy doszli do wniosku, że źródłem ciśnienia jest proces osmozy, czyli ruch płynów w celu wyrównania stężeń rozpuszczonych substancji.
Osmoza i kriopleg, czyli czynniki wyzwalające eksplozje
W miarę jak powierzchnia wiecznej zmarzliny sezonowo się rozmarza, pojawiają się nowe kanały, przez które woda przepływa w głąb ziemi. Zmiany te zyskują na intensywności z powodu globalnego ocieplenia, które pogłębia topnienie zmarzliny. W pewnym momencie stopiona woda sięga warstwy słonej wody zwanej krioplegiem.
Zazwyczaj kriopleg pozostaje w stanie płynnym dzięki swojej dużej zawartości soli i stabilnemu ciśnieniu z góry. Jednak w warunkach silniejszego napływu wody powierzchniowej, kriopleg zaczyna działać jak swoista pompa osmotyczna, która wchłania wodę spływającą z góry.
Napór rosnącego ciśnienia prowadzi do powstawania pęknięć w warstwach zmarzliny, a jednocześnie następuje destabilizacja znajdujących się niżej hydratu metanu — formacji złożonych z wody i gazu metanowego, które są stabilne tylko w warunkach wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury. Gdy osmotyczne ciśnienie przełamuje bariery, hydratu metanu nagle się uwalniają, powodując gwałtowne eksplozje gazu.
Czytaj więcej: Dziura pojawiła się na środku pola. Zaskakujące hipotezy.
Zagrożenie dla klimatu
Podczas gdy wcześniej sądzono, że takie zmiany w wiecznej zmarzlinie zachodzą na przestrzeni tysięcy lat, nowe badania sugerują, że proces osmozy może skrócić ten czas do zaledwie kilku dekad. To tempo jest spójne z przyspieszeniem zmian klimatycznych, które rozpoczęły się w latach 80. XX wieku.
- To być może rzadkie zjawisko, ale ilość metanu, która się przy tym uwalnia, może mieć znaczący wpływ na globalne ocieplenie - przyznaje Morgado.
Odkrycie to pokazuje, że syberyjska tundra nie jest tylko biernym świadkiem zmian klimatu, lecz aktywnym uczestnikiem, który może wpływać na przyszłość naszej planety w sposób szybki i trudny do przewidzenia.
