- Несколько лет назад в сибирской тундре начали образовываться массивные кратеры. Возникали они в результате мощного выброса метана, который разбрасывал лед и грунт на сотни метров и оставлял в почве этого пустынного и мрачного края зияющую круглую дыру.
Это уже семнадцатый кратер, появившийся на удаленных российских полуостровах Ямал и Гыдан. Первая дыра, возникшая в 2013 году, серьезно озадачила ученых. Считается, что появление кратеров связано с климатическими изменениями.
Снятые с беспилотников фотографии, трехмерные модели и искусственный интеллект помогают раскрыть их секреты. - Климатические изменения
"Новый кратер очень хорошо сохранился, поскольку поверхностные воды еще не скопились внутри него, когда мы его обследовали. Это позволило нам изучить „свежий" кратер", не тронутый эрозией", — рассказал Евгений Чувилин, работающий ведущим научным сотрудником Центра добычи углеводородов Сколковского института науки и технологии.
Ученым также впервые удалось запустить дрон внутрь кратера, который опустился на 10-15 метров ниже уровня поверхности и дал им возможность сфотографировать форму подземной полости, где накапливался метан.
Чувилин вошел в состав группы российских ученых, которые побывали на месте образования кратера в августе 2020 года. Свои выводы они опубликовали на прошлой неделе в журнале Geosciences.
Беспилотник сделал около 80 снимков, на основе которых исследователи создали трехмерную модель кратера, глубина которого равна 30 метрам. Это три автобуса, составленные вместе.
Автор исследования и оператор дрона Игорь Богоявленский из Института проблем нефти и газа Российской академии наук рассказал о том, что ему приходилось лежать на краю обрыва кратера высотой с 10-этажный дом и, свесив руки в кратер, управлять беспилотником.
"Мы были трижды близки к его потере, но все же съемку успешно выполнили, что позволило построить 3D-модель", — сказал он.
Модель, показавшая необычные гроты и полости в нижней части кратера, в основном подтвердила предположения ученых: метан скапливается в ледяной полости и вспучивает землю, которая образует бугор на поверхности. Бугор увеличивается в размерах, а потом происходит взрыв, выбрасывающий лед и почву, после которого остается массивный кратер.
Но по-прежнему неясен источник метана. Газ мог подняться из глубоких слоев Земли либо образоваться ближе к поверхности. А может, это было сочетание двух источников.
Вечная мерзлота является огромным природным хранилищем метана, представляющего собой мощный парниковый газ, который намного эффективнее СО2 улавливает тепло и нагревает планету. Теплые летние сезоны (Арктика теплеет в два раза быстрее, чем мир в среднем) ослабляют слой вечной мерзлоты, которая выполняет роль крышки, и поэтому газу становится легче вырваться на поверхность. По оценкам некоторых ученых, в почве в районе вечной мерзлоты в два раза больше углерода, чем в атмосфере, и поэтому данный регион имеет исключительное значение для борьбы с изменениями климата.
"Конечно, климатические изменения влияют на вероятность появления газовзрывных кратеров в арктической вечной мерзлоте", — сказал Чувилин.
Используя спутниковую съемку, ученые также смогли точно определить, когда сформировался этот кратер. Они считают, что вздувшийся бугор взорвался в период с 15 мая по 9 июня 2020 года. Воронку впервые заметили с вертолета, пролетавшего там 16 июля 2020 года.
Время взрыва неслучайно, утверждает Чувилин. "В это время года наблюдается большой приток солнечной энергии, который вызывает активное таяние снега и нагревает верхние слои почвы, в результате чего меняются ее свойства и поведение".
Такие воронки появляются в очень малонаселенном регионе, но они представляют опасность для коренного населения и для нефтегазовой инфраструктуры. Обычно эти дыры находят случайно оленеводы или вертолетчики во время полетов.
- Нанесение кратеров на карту и прогнозирование взрывов
На сегодня документально подтверждено существование 17 кратеров. Но неизвестно, сколько их всего, и когда произойдет следующий выброс. У ученых пока нет надежных средств для обнаружения и нанесения на карту таких воронок. Но научный коллектив из массачусетского Центра климатических исследований Вудвелла пытается изменить ситуацию.
Чтобы фиксировать изменения в арктическом ландшафте, а потом и прогнозировать места образования очередных кратеров, исследователи изобрели алгоритм количественного определения изменений в рельефе, таких как высота бугров, а также увеличение и уменьшение озер на Ямальском и Гыданском полуостровах.
Глубина этого кратера 30 метров. Ученые подготовили его трехмерную модель, воспользовавшись снятыми с беспилотника фотографиями. Эта модель правильно вычислила все семь кратеров, о которых к 2017 году сообщили ученые, а также спрогнозировала формирование трех новых.
Ученые также сделали вывод, что кратеры — это лишь один тревожный знак, указывающий на происходящие в северных широтах нашей планеты радикальные перемены.
Этот коллектив обследовал 327 000 квадратных километров территории, и на пяти процентах отметил резкие изменения в ландшафте за период с 1984 по 2017 год. К таким изменениям относятся обрушения грунта, образование новых озер и исчезновение старых, а также эрозия речных излучин. Данные этого исследования были опубликованы в журнале Geosciences в январе.
"Эти кратеры представляют… ранее неизвестный науке процесс", — сказала Сью Натали (Sue Natali), работающая программным директором в Центре климатических исследований Вудвелла и ставшая одним из соавторов исследования.
"Кратеры и прочие резкие изменения, происходящие в рельефе Арктики, указывают на ее быстрое потепление и таяние. Это может иметь самые серьезные последствия для жителей Арктики и для всего мира".