О полуострове Ямал узнал весь мир после того, как были опубликованы материалы о громадных воронках, образовавшихся в результате разрушения вечной мерзлоты. Это стало поводом для разговора о последствиях выброса в атмосферу метана, которого немало в замёрзшем грунте Арктики. И, как напоминают учёные, вечная мерзлота — это не только арктическая тундра, но и океанический шельф.
В районе полуострова Ямал не менее 7500 м2 вечной мерзлоты на шельфе выпускает столбы газа.
По словам Алексея Портнова, специалиста центра арктических газовых гидратов, климата и окружающей среды (Centre for Arctic Gas Hydrate, Environment and Climate, CAGE) Норвежского университета Арктики (The Arctic University of Norway), таяние вечной мерзлоты на дне океана — это непрерывный процесс. И он, вероятнее всего, будет ускоряться в ходе глобального потепления мирового океана.
Портнов и его коллеги недавно опубликовали две статьи о вечной мерзлоте на шельфе Карского моря. В них говорится о состоянии вечной мерзлоты на дне океана и о том, как это связано со значительным выпуском парникового газа метана.
Вечная (многолетняя) мерзлота — это горные породы, длительное время (от нескольких лет до многих тысячелетий) находящиеся при температурах ниже 0 °C и сцементированные замёрзшей в них влагой.
«Суша Арктики всегда заморожена, средняя температура поверхности почвы в Сибири низкая, она поддерживает существование вечной мерзлоты до 600—800 метров в глубину. Но океан — это совсем другое дело. Нижняя температура воды, как правило, около или выше нуля. Следовательно, теоретически мы никогда бы не получили толстый слой вечной мерзлоты в море, — поясняет Портнов. — Тем не менее, 20 000 лет назад, во время последнего ледникового максимума, уровень моря был ниже современного на 120 метров. Это означает, что сегодняшнее мелководье шельфа тогда было сушей, которая промёрзла. Вечная мерзлота на дне океана возникла в тот период».
Последний ледниковый максимум был таким этапом в истории планеты, когда ледники покрывали значительную часть Северного полушария. Этот ледяной покров сильно повлиял на климат Земли — для этого периода характерна засуха, опустынивание земель и резкое падение уровня моря. Скорее всего, полуостров Ямал не был покрыт льдом, но он находился в экстремально холодных условиях.
Когда ледниковый период закончился, около 12 000 лет назад, вместе с потеплением поднялся уровень океана. Вечная мерзлота погрузилась в океан, и начала медленно оттаивать. Одной из причин того, что она не разморозилась полностью до сих пор, является низкая температура придонной воды, около 0,5 градуса. Но это может измениться.
Ранее предполагалось, что вечная мерзлота в Карском море и других арктических районах находится на глубине до 100 метров и достаточно плотная, чтобы удерживать содержащиеся в ней газы. Портнов с коллегами обнаружили, что на дне Западного Ямала происходят выбросы газа со значительно меньшей глубины.
Значительное количество газа выделяется на глубине от 20 до 50 метров. Это говорит о том, что толщина вечной мерзлоты значительно меньше, чем предполагалось. Близко к берегу толщина вечной мерзлоты может быть несколько сотен метров, но на глубине она тоньше. И она хрупкая.
«Вечная мерзлота оттаивает с двух сторон. Земные недра тёплые и нагревают мерзлоту снизу. Это поток геотермального тепла, он течёт всё время, и не зависит от влияния человека», — говорит Портнов.
Портнов применил математическое моделирование эволюции вечной мерзлоты и вычислил картину её деградации с конца последнего ледникового периода. Модели дают подсказки и того, что может происходить с ней в будущем.
Если температура дна океана по-прежнему будет 0,5° C, вечная мерзлота на дне растает целиком за девять тысяч лет. Но если температура поднимется, процесс пойдёт гораздо быстрее, потому что таяние будет происходить с двух сторон.
«Если температура океанов увеличится на два градуса, что может произойти, согласно некоторым данным, это ускорит размораживание до крайности. Потепление климата может привести к взрывному выделению газа в мелководных районах».
Вечная мерзлота не только сохраняет свободный газ метан в осадках. Она также стабилизирует газовые гидраты, структуры, как правило, нуждающиеся в высоком давлении и низкой температуре.
«Газовые гидраты обычно образуются в воде на глубине более 300 метров, потому что они нуждаются в высоком давлении. Но в условиях вечной мерзлоты они могут оставаться стабильными, даже если давление не столь велико благодаря постоянно низкой температуре».
Газовые гидраты содержат огромное количество метана, и именно их дестабилизация, как полагают учёные, стала причиной появления кратеров на полуострове Ямал.
