راز حفره‌های انفجاری سیبری چیست؟

بی بی سی :در یک شبه‌جزیره دورافتاده در شمالگان، حفره‌هایی بزرگ بر زمین‌های یخ‌زده ظاهر می‌شوند. نگرانی دانشمندان آن است که این نشانه انفجار چیزی در زیر سطح زمین باشد.

این پدیده ناگهانی و انفجاری، منظره زمین‌های منطقه را به شکل ناهمواری علامت‌گذاری کرده است. در اطراف لبه این حفره‌های عظیم که شبیه دهانه آتشفشان هستند، زمین پاره شده و توده‌ای خاکستری از یخ و کلوخ به بیرون پاشیده است. ریشه گیاهانی که در اطراف دهانه نمایان شده‌اند آثار سوختگی دارند. این نکته تصوری از اینکه این گودال بزرگ چطور در وسط منطقه سیبری در شمالگان ایجاد شده به دست می‌دهد.

از بالا، خاک تازه ظاهر شده در مقابل توندرای سبز و دریاچه‌های تیره اطراف کاملا به چشم می‌آید.

ایوگنی چوویلین، زمین‌شناس موسسه علوم و تکنولوژی اسکولکوف مسکو، به این گوشه دورافتاده در شبه‌جزیره یامال در شمال غربی سیبری آمده تا نگاهی به این حفره‌ها بیندازد.

اولین حفره را که ۲۰متر قطر و ۵۲ متر عمق دارد، خلبان‌های هلی‌کوپترهایی که از بالای منطقه رد می‌شدند در فاصله ۴۲ کیلومتری میدان گازی بووانکوف در شبه‌جزیره یامال کشف کردند. دانشمندانی که حفره اولیه را بررسی کردند، آن را یک پدیده کاملا تازه در خاک منجمد مناطق قطبی توصیف کردند. تحلیل تصاویر ماهواره‌ای نشان می‌دهد که اولین حفره در زمانی بین ۹ اکتبر تا ۱ نوامبر ۲۰۱۳ شکل گرفته است.

تازه‌ترین حفره را یک گروه فیلمبرداری در اوت ۲۰۱۹ کشف کردند که به همراه تیمی از دانشمندان آکادمی علوم روسیه و مقامات محلی یامال به سفر اکتشافی در منطقه رفته بودند. به این ترتیب تعداد حفره‌های اسرارآمیزی که در شبه‌جزیره یامال و شبه جزیره گیدان در همسایگی آن کشف شده به ۱۷ عدد رسیده است.
دانشمندان موسسه مسائل نفت و گاز از آکادمی علوم روسیه، جدیدترین حفره را در جریان یک سفر اکتشافی به یامال در اوت ۲۰۲۰ پیدا کردنداما این سوال که دقیقا چه چیزی این حفره‌های عظیم را در خاک منجمد ایجاد می‌کند و چطور اینقدر ناگهانی ظاهر می‌شوند، هنوز معماست. همچنین سوال‌های بی‌پاسخی درباره تاثیر این حفره‌ها بر آینده اقلیمی شمالگان و مردمی که در این منطقه زندگی و کار می‌کنند وجود دارد.

برای آنهایی که شمالگان را مطالعه می‌کنند، این حفره‌ها نشانه‌های دلهره‌آوری از تغییرات بنیادی در این منطقه سرد و کم‌جمعیت در شمال سیاره ماست.

واضح است که این حفره‌ها به دنبال نشست تدریجی زمین بر اثر ذوب شدن و جابجایی خاک منجمد به وجود نمی‌آیند. آنها با انفجار به وجود می‌آیند.

چوویلین می‌گوید: "وقتی انفجار رخ می‌دهد، تکه‌های خاک و یخ به صدها متر دورتر از مرکز انفجار پرتاب می‌شوند. اینجا با یک نیروی عظیم ناشی از فشار بالا مواجهیم. اینکه چرا فشار اینقدر زیاد است، همچنان یک راز است. "

برخی دانشمندان این حفره‌ها را با یخ‌فشان‌هایی مقایسه کرده‌اند که گمان می‌رود در بعضی نقاط دور منظومه خورشیدی ما وجود دارند. آتشفشان‌هایی که به جای گدازه، یخ به بیرون پرتاب می‌کنند و روی پلوتون، یکی از قمرهای زحل به اسم تیتان و سیارک سرس شناسایی شده‌اند. اما با مطالعه بیشتر مراحل مختلف تحول، حفره‌های شمالگان با نام "حفره‌های نشت گاز "شناخته شده‌اند که نشان می‌دهد چه تصوری درباره شکل‌گیری آنها وجود دارد.

به گفته چوویلین "تحلیل‌های مبتنی بر تصویربرداری ماهواره‌ای نشان می‌دهد که انفجار، یک حفره عظیم در محلِ یک پینگو یا تپه خاکی ایجاد می‌کند. "پینگوها که تپه‌های گنبدی‌‌شکل هستند وقتی شکل می‌گیرند که آب به زیر یک لایه از زمین یخ‌زده جریان می‌یابد و یخ می‌زند. وقتی آب منجمد شود، حجم آن زیاد می‌شود و تپه‌هایی می‌سازد که در فصل‌های مختلف سال بالا و پایین می‌روند. بعضی از پینگوها در کانادا تا ۱۲۰۰ سال قدمت دارند. با این حال در بیشتر نواحی شمالگان، این تپه‌ها در نهایت به جای اینکه منفجر شوند، در خود فرومی‌ریزند.

چوویلین توضیح می‌دهد که تپه‌های شمال غرب سیبری رفتار متفاوتی دارند. آنها خیلی سریع بزرگ می‌شوند و تا ارتفاع چندین متر بالا می‌روند تا اینکه نوک آنها ناگهان می‌ترکد. ظاهرا عامل بالا رفتن این تپه‌ها به جای آب یخ زده، جمع شدن گاز در زیر زمین است.

سو ناتالی، بوم‌شناس شمالگان و مدیر برنامه شمالگان در مرکز تحقیقات اقلیمی وودول در ماساچوست، می‌گوید:‌ "دهه‌ها طول می‌کشد تا پینگوها تشکیل شوند و تا مدت‌ها باقی می‌مانند. اما این تپه‌های گازی تنها در عرض چند سال تشکیل می‌شوند. "
 

خراشیدگی‌ها و تپه‌های مشابه مرتبط با نشت گاز در کف دریای کارا، درست بیرون شبه‌جزیره یامال و همچنین در دریای بارنتز پیدا شده است. اما به گفته ناتالی، تا به حال هیچ مورد مشابهی در جای دیگری از شمالگان دیده نشده است.

چیزی درباره خاک منجمد در یامال و گیدان وجود دارد که آنها را مستعد این تپه‌های انفجاری می‌کند. ناتالی می‌گوید: "در این منطقه یک لایه بسیار ضخیم یخ به نام یخ‌تخت وجود دارد که کلاهکی در سراسر خاک منجمد تشکیل می‌دهد. همچنین این منطقه مملو از مشخصه دیگری به نام کریوپگ است که در آن زمین یخ‌نزده با خاک یخ‌زده محاصره می‌شود و به نوعی ساندویچ خاک یخ‌زده تشکیل می‌دهد. ویژگی سوم آن است که در این منطقه مخازن بسیار عمیق گاز و نفت وجود دارد. "

چوویلین می‌گوید که "مسئله کلیدی در پژوهش روی این حفره‌ها، شناسایی منبع گازی است که در زیر سطح خاک منجمد جمع می‌شود. "

پژوهشگران در آب جمع شده در کف حفره مقدار زیادی گاز متان کشف کرده‌اند. تئوری غالب آن است که این مخازن عمیق متان در زیر خاک منجمد راه خود را به قطعه‌های یخ‌نزده زمین در زیر کلاهک یخی پیدا می‌کنند. ایده دیگر آن است که سطح بالای دی‌اکسیدکربن محلول در آب این قطعه‌های زمین یخ‌نزده، وقتی که آب شروع به یخ زدن می‌کند به بیرون نشت می‌کند و آب باقیمانده دیگر نمی‌تواند گاز محلول را در خود نگه دارد.

به گفته چوویلین منبع دیگر گازهای متان و دی‌اکسیدکربن می‌تواند میکروارگانیسم‌هایی باشد که در مناطق خاک یخ‌نزده رشد و نمو می‌کنند و با مصرف مواد آلی، گاز منتشر می‌کنند.
روی این نقشه مکان هفت حفره کشف شده در شبه‌جزیره‌های یامال و گیدان مشخص شده استاما متان می‌تواند از خود یخ هم نشت پیدا کند. گاز می‌تواند درون کریستال‌های آب خاک یخ‌زده گیر بیفتد و یک ماده یخی عجیب به نام هیدرات گاز تشکیل دهد. وقتی این ماده ذوب شود، گاز داخل آن آزاد می‌شود.

صرفنظر از منبع گاز، تصور می‌شود گازی که در منطقه زمین یخ‌نزده جمع می‌شود کلاهک تخته‌یخی را ۵ تا ۶ متر به بالا می‌راند تا اینکه ناگهان شکافته می‌شود. گل و یخ بالای محفظه گاز، همراه با خود مواد یخ‌نزده که گاز در آن حبس شده بود، تا ارتفاع ۳۰۰ متر به بالا پرتاب می‌شود. نیروی انفجار به قدری زیاد است که قطعه‌های خاک که در فاصله یک متر از مرکز انفجار قرار دارند به اطراف پرتاب می‌شوند و حفره‌ای عریض باقی می‌گذارند. گله‌داران محلی گوزن گزارش داده‌اند که بعد از انفجار یکی از این حفره‌ها در کرانه رودخانه میودریاخا در ژوئن ۲۰۱۷ شعله آتش و دود مشاهده کرده‌اند. بر اساس این مشاهده‌ها گاز به مدت ۹۰ دقیقه سوخته‌ است و شعله‌ها به ارتفاع ۴ تا ۵ متر زبانه کشیده‌اند.

ناتالی می‌گوید: "هنوز نمی‌دانیم که آیا این انفجارها می‌تواند برای مردم شمالگان خطرناک باشد یا نه. " اما به گفته او "به محض اینکه چیزی شبیه این حفره‌ها پیدا کنیم، تصویربرداری زمان‌مند و با کیفیت بالای ماهواره‌ای را به کار می‌گیریم تا بفهمیم حفره چه زمانی تشکیل شده است. "

ناتالی و تیمش امیدوارند که در نهایت به اندازه کافی داده جمع کنند تا الگوریتمی بنویسند که بتواند وجود حفره‌ها را پیش از اینکه تشکیل شوند پیش‌بینی کند. به گفته ناتالی "در منطقه‌ای که مردم سکونت دارند و خطوط لوله انتقال سوخت و دیگر تاسیسات گاز و نفت وجود دارد "دستیابی به این پیش‌بینی مهم است.

نگرانی‌های فزاینده‌ای وجود دارد که ظهور این حفره‌ها در شمال غرب سیبری ممکن است با تغییرات گسترده‌تر ناشی از تغییرات اقلیمی در شمالگان مرتبط باشد. دمای هوای سطحی در شمالگان با نرخی دوبرابر میانگین جهانی بالاتر می‌رود، که مقدار آب شدن خاک یخ‌زده در ماه‌های تابستان را بیشتر می‌کند.

این به خودی خود زمین‌چهر شمالگان را تغییر می‌دهد و منجر به رانش زمین می‌شود که "فرونشست ذوبی " نام گرفته است. سیبری احتمالا بزرگترین فرونشست ذوبی را در سراسر زمین دارد. فرونشست عظیم باتگایکا که از یک دره باریک در دهه ۱۹۶۰ میلادی آغاز شد، حالا نزدیک به ۹۰۰ متر عرض دارد.

ناتالی می‌گوید: "هیچ جای دیگری از سیاره زمین را نمی‌شناسم که تغییرات اقلیمی ساختار فیزیکی زمین به این شکل تغییر دهد. "
وقتی حفره‌ها تازه ظاهر می‌شوند منظره چشمگیری ایجاد می‌کنند چرا که انفجار خاک و یخ را به بیرون پرتاب می‌کند و یک حفره استوانه‌ای عمیق باقی می‌گذارددرون خاک یخ‌زده شمالگان مقدار زیادی کربن حبس شده که تقریبا دوبرابر مقدار فعلی کربن در جو زمین است. بیشتر آن به شکل بقایای یخ‌زده گیاهان و دیگر مواد آلی است که همراه با متان داخل کریستال‌های یخ گیر افتاده است. این همان هیدرات گاز است که چوولین پیش‌تر به آن اشاره کرد. وقتی که خاک یخ‌زده ذوب می‌شود، میکروارگانیسم‌ها می‌توانند مواد آلی را تجزیه کنند و متان و دی‌اکسیدکربن آزاد کنند؛ در حالی که متان حبس شده در یخ نیز آزاد می‌شود.

متان نشت یافته از خاک یخ‌زده، به عنوان یک گاز گلخانه‌ای، می‌تواند گرمایش جهانی را تسریع کند که خود باعث ذوب شدن بیشتر خاک یخ‌زده می‌شود.

در حالی که راز حفره‌های انفجاری یامال هنوز به طور کامل حل نشده است، آنچه تا کنون آشکار شده نشان می‌دهد که باید در آینده با دقت آن‌ها را زیر نظر داشته باشیم.