Ледяные вулканы Ямала: почему вечная мерзлота взрывается кратерами

Эти бугры пучения — вздутия на теле вечной мерзлоты. Они образуются, когда под её толщей копятся вода или газ. Сибирские учёные выделяют два сценария: открытый и закрытый. В первом случае жидкость и газ всё-таки находят себе дорогу, просачиваясь сквозь трещины. А вот во втором — они оказываются в настоящей природной ловушке, создавая растущее, как на дрожжах, давление на ледяную «крышку» сверху.

Детали открытой системы описаны в препринте на EarthArXiv. Суть в том, что природный газ, циркулируя между глубокими породами и мерзлотой, заставляет её подтаивать снизу. Образуются полости-карманы, куда стекаются жидкости. Но изоляция неидеальна — газ продолжает поступать, карман растёт, давление растёт, и почва начинает буквально пухнуть, как тесто.

Две модели одного кошмара

А газ-то этот — в основном метан. Он постоянно готовится в недрах, пока оттаивает древняя органика. «Мы называем это кухней, — говорит Хельге Хеллеванг из Университета Осло. — Потому что всё, по сути, греется на газе». Точнее и не скажешь.

В закрытой же системе флюиды поднимаются из глубоких коренных пород и оказываются в ловушке — запечатанными со всех сторон мёрзлой породой. Выхода нет. Давление копится без возможности сбросить его потихоньку. Представьте шампанское, которое трясли всё дольше и дольше.

Интересно, что системы могут превращаться одна в другую, отмечает Хеллеванг. Динамика мерзлоты — штука сложная. Открытая система может «запечататься» и стать закрытой как раз накануне грандиозного финала.

Учёные ещё не до конца проследили весь путь газа, но результат его работы видят все: холмы взрываются, оставляя в тундре чудовищные дыры. Ямальский кратер — 20 метров в диаметре и 50 в глубину — стал визитной карточкой этого феномена после того, как его в 2014 году заметил пилот вертолёта. С тех пор нашли ещё семь таких гигантов на Ямале и соседнем Гыдане. Что их ждёт внутри? Ледяные пещеры? Озёра? Пока заглянуть страшновато.

Извержение или всё-таки взрыв?

Тут мнения разделились. Российские исследователи часто говорят о «взрывах». Но Хеллеванг предлагает более точный термин — извержение. Для взрыва нужен источник воспламенения, искра. «А поджечь газ при температуре ниже нуля очень сложно, — поясняет он. — Это больше похоже на то, когда вы откручиваете крышку у перегазированной бутылки». Мощный выброс, но не огненный шар.

Теоретически, давление может нарасти и в открытой системе, но для этого поступление газа должно быть очень медленным. Закрытые же системы — чемпионы по нагнетанию. Там тикает самая быстрая бомба.

Что разогревает ледяные вулканы?

Риск извержений растёт пропорционально температуре на планете. Тающая мерзлота — ослабевающая крышка. «В какой-то момент она становится настолько тонкой, что уже не может сдерживать давление газовых карманов, — говорит Хеллеванг. — И тогда происходит выброс». Просто, как закон физики, и невероятно пугающе.

Это прямая угроза для посёлков и газовой инфраструктуры на Ямале. Но есть последствие и планетарного масштаба. «Если вечная мерзлота была крышкой для гигантских запасов метана, — размышляет учёный, — то эти кратеры становятся клапанами, через которые газ вырывается в атмосферу». Метан греет планету куда сильнее CO₂. Получается, потепление раскалывает мерзлоту, та выпускает метан, который ускоряет потепление. Неужели мы запустили процесс, который уже не остановить?