科學家解開俄羅斯北極半島的巨型深坑之謎

科研社

最新發現的第17個深坑鳥瞰圖

葉夫根尼·丘維林(Evgeny Chuvilin)是莫斯科斯科爾科沃科技研究所碳氫化合物回收中心的首席研究科學家，他說：“這個新的深坑非常獨特且保存完好，因為當我們對它進行勘測時，地表水還沒有在坑中積聚，這使得我們能夠研究一個‘新鮮’的深坑，沒有受到退化的影響。”

這也是研究人員首次能夠駕駛無人機深入坑口-到達地下10至15米，從而能夠捕捉到甲烷積聚的地下洞穴的形狀。

丘維林是2020年8月訪問火山口的俄羅斯科學家團隊的成員，他們的發現上周發表在《地球科學》雜志上。

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氣候變化

無人機拍攝了約80張圖像，使研究人員可以建立深30米的火山深坑3D模型，恰似三輛首尾相連的公交車。

該研究報告的作者、俄羅斯科學院油氣研究所伊戈爾·博戈亞弗倫斯基(Igor Bogoyavlensky)擔任無人機飛行員，他必須躺在10米深的深坑邊緣，將手臂懸在邊緣以控制無人機。“有三次我們差點失去它，但成功地獲得了3D模型的數據。”

這個模型顯示了深坑下面不尋常的石窟或洞穴，很大程度上證實了科學家的假設：甲烷氣體在冰層的一個空洞中生成，導致地面出現一個土堆。該土堆在爆炸中噴出冰和其他碎片並留下巨大的深坑之前，體積增大了。

目前還不清楚甲烷的來源。它可能來自地球內部的深層，也可能來自更接近地表的地方，或者兩者結合。

俄羅斯發現的巨大深坑位於西伯利亞北極

永久凍土是甲烷的巨大天然儲藏庫，甲烷是一種比二氧化碳更有效的溫室氣體，它能吸收熱量並使地球變暖。在溫暖的夏季，北極的變暖速度是全球平均水平的兩倍，削弱了永久凍土層作為頂蓋的作用，使得天然氣更容易溢出。一些專家估計，永久凍土地區的土壤碳含量是大氣的兩倍，這使得該地區在應對氣候變化方面極為重要。

“氣候變化當然會影響北極永久凍土中出現天然氣噴發坑的可能性。”丘維林說。利用衛星圖像，研究人員還能確定深坑形成的時間。他們認為，土堆在2020年5月15日到6月9日之間的某個時間點會爆炸。這個深坑最初是直升機在2020年7月16日的飛行中被發現的。

據丘維林說，這個時間點不是隨機的。“每年的這個時候，大量太陽能湧入導致積雪融化，地面上層升溫，從而導致它們的性質和行為發生變化。”

盡管這些火山口出現在人口稀少的地區，但確實對土著人民以及石油和天然氣基礎設施構成了威脅。這些洞通常是在直升機飛行或馴鹿牧民偶然發現的。

繪制並預測火山口井噴

截至目前，雖然已經記錄了17個深坑，但還不知道總共有多少個火山口深坑，也不知道下一個深坑何時會噴發。盡管馬薩諸塞州伍德威爾氣候研究中心(Woodwell Climate Research Center)的一個研究小組正在嘗試改變這種狀況，但科學家們還沒有很好的工具來探測和繪制氣體排放坑。

為了記錄北極地貌的變化，並最終預測下一個井噴火山口可能發生的位置，研究人員設計了一種算法來量化亞馬爾半島和吉達半島上的丘陵高度、湖泊擴張或收縮等特征變化。

科學家們使用無人機圖像制作了3D模型

科學家的模型正確地預測了2017年之前科學家們報告的所有7個火山深坑，並揭示了3個新的深坑的形成。研究人員還發現，這些火山口只是一個令人不安的跡象，表明地球的最北端正在發生劇烈變化。

在研究小組調查的32.7萬平方公里土地中，約5%的面積在1984年至2017年間發生了地貌突變。這些變化包括地面塌陷、新湖泊的形成和其他湖泊的消失，以及河灣的侵蝕。這項研究發表在今年1月的《地球科學》雜志上。

“這些火山口代表著以前科學家們未知的過程。整個北極地區的火山口和其他突變都表明北極地區正在迅速升溫和融化，這可能給北極居民和全球造成嚴重後果。”伍德威爾氣候研究中心北極項目主任、該研究的合著者蘇·納塔利(Sue Natali)在一份聲明中說。

作者：Katie Hunt

編譯：左林