Зона вечной мерзлоты — место исследований межпланетного масштаба

Люди давным-давно смотрят в небо и мечтают о других звёздах, других мирах. Мы уже начинаем до них добираться: были на Луне, активно изучаем Марс и другие планеты Солнечной системы. При этом до сих очень многого не знаем про свою собственную планету, хотя она нам может рассказать и о том, что творится на интересующих нас планетах, которые мы пока изучаем лишь издалека. Что примечательно, полезная информация хранится в областях, где человеку не очень комфортно — там, где вечная мерзлота.

Начну с небольшого занудства: термин «вечная мерзлота» не совсем корректен, так как не бывает ничего вечного, потому стараются говорить «зона многолетней мерзлоты», «многолетнемёрзлые породы» и так далее. Это не так красиво звучит, потому часто, особенно журналисты, не специалисты в этой области, сбиваются на красивый образ.

Тундра информационная

Казалось бы, что в холодных областях мало жизни и эти сообщества играют небольшую роль в экосфере, в биосфере в целом. Ну растут там какие-то травы, лишайники, ходят олени и алеуты — какое всем остальным до этого дело? Большое дело: многолетнемёрзлая (ух какое слово!) почва содержит большое количество углерода, как в виде органики, так и метана, того, что парниковый газ. Если из-за глобального потепления (вне зависимости от причин этого потепления) многолетняя мерзлота начнёт таять и высвобождать углерод, то получится положительная обратная связь: углерод попадает в атмосферу, увеличивает парниковый эффект, мерзлота быстрее тает, высвобождается больше различных соединений углерода…

Кроме того, тундра, которая покрывает основную часть многолетней мерзлоты, очень чувствительна к изменениям условий: всё растёт медленно и потому плохо адаптируется к относительно быстрым изменениям климата.

Как же в действительности влияет изменение климата на тундру? Как-то раз я уже писал о неожиданном эффекте потепления на локальный климат — Глобальное потепление наполняет лёгкие нашей планеты. Там говорилось, что исследователи нашли несколько неожиданных последствий повышения концентрации углекислого газа, в том числе заселение пустынь — пустынным растениям нужно реже открывать устьицы, чтобы глотнуть воздуха, значит они тратят меньше воды и могут выживать в более засушливых областях. Если смотреть на тундру, то там повышение температуры приводит к увеличению индекса листовой поверхности, что, в свою очередь, приводит к потеплению — тоже обратная положительная связь. Подробнее смотрите по ссылке.

Тундру с другой точки зрения, более приземлённой, тоже давно изучают — учёные 30 лет собирают данные о температуре и влажности почвы, а также разные характеристики растений, в том числе высоту растительного покрова. Оказалось, что за тридцать лет тундра подросла в среднем на восемь сантиметров. Можно сказать, что это коррелирует с результатами работы, приведённой раньше: растительность выше, потому листья закрывают больший процент поверхности. Данные о температуре так же сходятся сходятся с предыдущим исследованием — в тундре стало теплее. И влажнее тоже.

Несмотря на это, в тундровой местности с многолетней мерзлотой до сих пор идут поразительные процессы связанные с замерзанием воды и почв.

Уже было сказано, что в многолетней мерзлоте запасено много метана. Один из основных видов его хранения — это газовые гидраты. Устойчивые кристаллы, состоящие из воды и газа, могут существовать тысячелетиями, но при повышении температуры распадаются на компоненты, что может приводить к резкому повышению давления и выделению метана на поверхность или в воду, если дело происходит на дне океана. Разложение метановых гидратов тоже имеет положительную обратную связь с потеплением, так как выброс этого газа только стимулирует повышение температуры из-за своих парниковых свойств.

Так вот. Учёные выяснили, что огромные, до километра в диаметре, кратеры на дне северных морей, в частности Баренцева, образовались из-за метангидратов. Большинство кратеров образовались 12 тысяч лет назад, когда заканчивался ледниковый период и температура поднималась, однако, этот процесс идёт по сих пор, и учёные нашли множество источников метана на дне Баренцева моря, которые, правда, не взрываются, а просто выпускают метановые пузыри.

Когда подобные процессы происходит на суше, то тоже происходят взрывы, на месте которых мы потом находим круглые озёра — вода заполняет старый кратер. Сейчас очень редко можно наблюдать такие процессы, однако спутниковое наблюдение выявило несколько странных случаев: глубокие воронки с гладкими вертикальными стенками.

Довольно длительное время не было ответа на вопрос о том, как и отчего появляются такие структуры. Конечно, конспирологи тут же придумали кучу вариантов, но нас-то интересует научное объяснение.

И оно нашлось: извержение криовулкана. Этот процесс не похож на выброс метана, как мы рассматривали выше, но связь с многолетней мерзлотой тоже есть, правда, скорее противоположная. И сразу скажу: на обычный вулкан совсем не похоже, хотя извержение было.

Что было до? Бугор пучения — холм, который образуется чаще всего на месте высыхающего или начинающего замерзать озера, в том числе подземного.

Почему нас интересует вариант с озером: дело в том, что озеро с относительно тёплой водой размораживает грунт под собой, образуя талые породы, талик, в котором тоже есть вода и растворённые газы. Если озеро уменьшается, то процесс замерзания идёт сверху, закрывая жидкость коркой льда. Как мы знаем, лёд имеет меньшую плотность, чем вода, потому при продолжении замерзания внутри повышается давление и образуется выпучивание — тот самый бугор пучения. Самое же интересное происходит, если в замерзающей воде много газов. Если газа мало, то жидкая вода под давлением внутри бугра может создать трещину и спокойно вылиться наружу, тем самым сняв давление.

Если же внутри много газа, то при повышении давления он образует газовые гидраты — это может делать не только метан, но и, например, углекислый газ. Затем при нарушении корки льда, когда начинает выливаться вода, давление резко падает, газовые гидраты не могут существовать при нормальном давлении и происходит их расширение с выделением газа и пены — примерно, как в тех подводных условиях, которые были выше, только там было повышение температуры, а тут понижение давления. Схематично это похоже на открытие бутылки шампанского, но длится пару суток.

То есть действительно есть извержение — что-то выходит, извергается на поверхность. При этом нужно отметить, что для извержения не нужно никакого источника энергии, тепла, наоборот, должно быть только замерзание. Чем же интересен этот криовулкан?

Данный интересен тем, что это первый криовулкан, который зарегистрирован и изучен на Земле. Не то чтобы это какая-то редкость, просто эти извержения происходят в малоизучаемых районах, а их следы быстро теряются. В то же время они очень интересны, а изучение криовулканизма очень полезно, так как наблюдается на целом ряде объектов, которые интересуют человека: на Европе (спутнике Юпитера), Энцеладе (спутнике Сатурна) и Тритоне (спутнике Нептуна). Там в извержении принимают участие не только вода и метан, но также может участвовать аммиак и другие жидкости и газы. Все эти небесные тела мы можем изучать лишь издали, а исследование криовулканизма на Земле поможет нам понять, что же происходит внутри этих богатых водой тем.

Любите родину (планету Земля), мать вашу!

Добавить комментарий

Войти с помощью: