Ученые выяснили, как образуются кратеры в вечной мерзлоте

Исследователи смогли создать модель этого процесса.

На ледяных почвах Сибири происходят мощные взрывы газа — это явление, связанное с изменением климата, которое оставляет огромные кратеры по всему ландшафту региона, пишет «Новое время».

Такие выбросы газа в вечной мерзлоте представляют серьезную опасность для арктических сообществ и инфраструктуры, а их происхождение пытаются понять с момента открытия первого кратера C1 в 2014 году.

Команда под руководством Евгения Чувилина, ведущего научного сотрудника Московского центра добычи углеводородов, предложила новую модель образования, которая может объяснить все 20 кратеров, которые были обнаружены на сибирских полуостровах Ямал и Гыдан. Такая модель должна помочь предсказать, где газ может взорваться в следующий раз, поскольку частота этих событий увеличивается из-за изменения климата.

«Это чистая удача, что до сих пор ни один из зафиксированных взрывов с последующим образованием гигантских кратеров не привел к гибели людей или повреждению инфраструктуры», — сказал Чувилин.

«Несколько кратеров были обнаружены в нескольких милях от коммерческих и экономических объектов. Потенциальная опасность взрыва существует на значительной части Ямала, где газ накапливается в верхних горизонтах вечной мерзлоты. Процесс накопления может длиться годами, но он также может довольно быстро активироваться из-за изменений физических и механических свойств верхних слоев вечной мерзлоты, в том числе изменений, вызванных потеплением климата», — добавил он.

Чувилин и его коллеги основали большую часть своей модели на экспедиции по исследованию нового кратера под названием C17, который образовался примерно через два месяца после взрыва на сибирском полуострове Ямал летом 2020 года. Относительная «свежесть» C17, глубина которого составляет более 30 м, дала новое понимание опасного взаимодействия, которое происходит между мелкими поверхностными слоями, искаженными глобальным потеплением, и более глубокими карманами скопившегося газа.

Новое исследование показало, что в контексте выбросов газа поверхностные «шапки» вечной мерзлоты ослабевают в результате процесса таяния, что делает их более уязвимыми к давлению залежей метанового газа, которые накапливаются глубоко под землей. Эта деградация верхнего слоя вечной мерзлоты также ускоряет циркуляцию подземной «внутримерзлотной» смеси, состоящей из холодной соленой воды и других материалов, что еще больше снижает прочность «шапки» над ней.

В определенный момент давление из газовых бассейнов достигает критической точки, которая вызывает огромные взрывы. Учитывая прямую связь с изменением климата, Чувилин и его коллеги ожидают, что эти выбросы продолжатся в будущем, хотя они требуют особых условий вечной мерзлоты, которые особенно опасны для регионов Ямала и Гыдана.

«Мы предполагаем, что выбросы взрывоопасного газа на Ямале и Гыдане могут продолжаться в течение некоторого времени, учитывая таяние вечной мерзлоты из-за потепления климата, которое создает благоприятную среду для выбросов взрывоопасных газов из верхних слоев вечной мерзлоты», — сказал Чувилин.

В дополнение к полевым и спутниковым исследованиям команда планирует провести буровые работы возле кратеров, чтобы лучше понять сложные изменения, происходящие при таянии вечной мерзлоты.

В конечном итоге Чувилин и его коллеги хотят выяснить, как определить области, которые могут быть подвержены взрыву, и разработать способы снижения подземного давления с помощью методов дегазации или бурения.