永久冻土|北极圈内接连出现神秘巨洞，科学家担( 二 ) 甲烷|亚马尔半岛

但是甲烷也可能从冰中泄露出来。被封存在永冻层中的气体，会和水组成一种奇怪的冻结状态，称为气体水合物（gas hydrate）。当冰融化时，气体就会被释放。 “研究人员认为这些巨洞的形成可能存在不同的机制，很难用单一的模型来描述， ”Chuvilin说， “巨洞的形成很大程度上取决于环境和地形。 ”他指出，目前至少发现了一个在河床形成的巨洞。
发现更多巨洞
当它们最终爆炸时，场面看起来确实很壮观。气体上方的泥土、冰以及大部分未冻结的物质，被甩到300米外的地方。由于作用力太大，被抛出的土块直径可达到1米。洞的周围会形成一个“护栏” ，洞口比洞身更宽。根据当地的牧民报告，当2017年6月米乌德里亚卡河岸边的一个洞爆炸时，他们看到了火焰和烟雾。距离洞口以南约33千米的塞亚卡附近的村民称，气体持续燃烧了大约90分钟，火焰达到了4~5米高。

文章图片

虽然这一区域人口稀少，但在如此接近居住点的地方发生爆炸，也足以引发了人们的担忧。除此之外，这块地区还遍布着石油和天然气基础设施管道。这些管道正在尝试开采埋在永久冻土层下的化石燃料。
北极生态学家 Sue Natali说：“一旦我们发现类似的巨洞，就会利用高分辨率卫星图片，来弄清楚它们是什么时候形成的。 ”他们的研究表明，这一区域的巨洞似乎比之前认为的更多。 “我们已经确认并验证了两个新的巨洞的位置，并且正在检查20多个‘非常有可能’是大洞的位点。她的研究团队希望能够收集足够的数据，让这一搜索过程自动化。而她们的最终目标是创建一种算法，通过卫星图像寻找可能的气体排放堆，在大洞形成前预测出它们的位置。
想要弄清楚这些大洞的存在有多普遍，或将是一个缓慢的过程。在爆炸之后，大多数巨洞似乎也会很快消失。在Seyakha村附近，一个直径70米、深度超过50米的巨洞由于它靠近河边，在短短的4天里就充满了水。从巨洞过渡到湖泊，似乎是一个不错的结局。
其他巨洞需要更长的时间才能被水淹没，但经过一两年的时间，这些洞的边缘会被腐蚀，它们会充满水，最终变得与其他成千上万的圆形小湖泊并无区别。这类湖泊也被称为热喀斯特湖（thermokarst lakes），它们点缀在这块土地上。而究竟有多少湖泊是气体排放形成的巨洞，目前尚不清楚。
未来的影响
科学家想要知道巨洞存在的情况有多普遍，不仅仅是出于好奇心。他们担心这一现象的出现，可能与北极更大范围的气候变化有关。北极空气的变暖速度是全球平均值的2倍，这一地区的永冻层在夏季的融化量也正在增加。
这正在改变北极的地貌，导致土壤下沉和类似解冻滑坡（thaw slumps）的现象出现。巴塔盖卡巨型塌陷（the Batagaika megaslump）就是西伯利亚的一处大型解冻滑坡，它从20世纪60年代的一条沟发展成了直径近900米的深坑。 Natali说:“据我所知，地球上还没有其他一个地方的气候变化，导致地面的地质结构发生了变化。 ”

文章图片

北极永久冻土层中含有大量的碳，大约是目前大气中碳含量的2倍。它主要以植物和其他有机质的冰冻残留物形式存在，此外，其中还有被困在冰晶中的甲烷。随着地面解冻，微生物可以分解有机物，并释放出甲烷和二氧化碳。与此同时，困在冰中的甲烷也会被释放出来。作为一种强效温室气体，这些甲烷有可能加速全球变暖，从而导致更多的冻土融化。
亚马尔半岛上的这些巨洞或增加了另一个气候变化过程的可能性，而后者可能通过一个复杂的反馈回路，增加气温上升、永久冻土融化和温室气体排放的可能性。如果事实证明，深埋在永冻层下面的甲烷沉积物开始通过一般无法被穿透的永冻层向上渗透，这将会是冻原上的冻结冰盖变得更具渗透性的一个迹象。而北极变化如何影响更广泛的全球变暖，也将具有新的不确定性。
“这些巨洞的出现是一个非常令人震惊的迹象，它表明北极正在发生更广泛的变化， ”Natali说， “当你观察这块区域的变化时，有些是逐渐发生的，而有些则是突然发生的，很少出现爆炸性的变化。而这一现象也引起了人们的担忧，考虑到它将如何影响大气中温室气体变化。 ”