如果一次气体爆炸在西伯利亚的永久冻土中打开了一个巨大的洞,而周围没有人听到,它会发出声音吗?
它释放的甲烷气体肯定会在世界范围内产生涟漪,现在一个来自英国和西班牙的团队已经追踪到了它的来源。
科学家们第一次注意到这些神秘的陨石坑是在2014年出现的,当时他们在西伯利亚的亚马尔半岛遇到了一个洞,直径约30米(98.4英尺),深度超过50米,周围环绕着喷出物,这暗示了它的爆炸起源。
从那以后,亚马尔半岛和吉丹半岛表面又冒出了更多这样的洞,剑桥大学的化学工程师安娜·莫加多说,它们释放的大量甲烷可能对全球变暖产生重大影响。
“有非常非常特殊的条件允许这种现象发生,”莫加多说。“我们说的是一个非常小众的地质空间。”
研究小组发现,这不仅仅是由于温度升高而融化的永久冻土中的气体膨胀和冒泡;这确实发生了,但它不足以产生如此大而有力的爆炸。
西班牙国家研究委员会的地球物理学家Julyan Cartwright说:“只有两种方式可以引起爆炸。”“要么发生化学反应,然后发生爆炸,就像炸药爆炸一样,要么就像你给自行车轮胎打气,直到它爆炸 —— 这就是物理学。”
由于对任何爆炸的调查都没有发现光或燃烧产物 —— 这意味着发生了化学反应 —— 研究人员推断,突破性的压力一定有物理来源。
他们提出,这就是渗透作用:流体以一种使溶解在其中的物质浓度相等的方式移动的趋势。
随着永久冻土变暖(季节性变暖,目前由于气候变化,变暖的时间更长),地表土壤融化并向下扩张,新鲜的融水从永久冻土中流过。
通常,这种波动很浅,但由于气候变化,它正在进一步深入地下。研究人员报告说,在这里,它到达了一层被称为低温层的咸水层,由于其盐度和来自上方的压力,通常可以避免冻结。
通常情况下,冷冻桶被小心地嵌套在一层甲烷水合物(结晶的氢键水和甲烷气体)之上,甲烷水合物由冷冻桶提供的高压和低温维持。
但是,当融水涌入时,低压和高含盐量的低温冰不仅在融水从表面流下时吸收融水,而且通过渗透作用充当了一种泵。随着地下膨胀的增加,压力在上面的永久冻土上形成裂缝。
稳定的甲烷水合物避难所现在破裂了,它们以甲烷气体的形式释放出来,在物理爆炸中喷出。
这些土壤断裂被认为是在几千年的时间尺度上发生的,但研究发现,这些渗透力可以在几十年内加速这一过程,因此与20世纪80年代开始加速的全球变暖一致。
“这可能是一个非常罕见的现象,”莫加多说。“但释放的甲烷量可能对全球变暖产生相当大的影响。”
这项研究发表在《地球物理研究快报》上。
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