自2014年以來,科學家們在西伯利亞苔原發(fā)現(xiàn)了一個神秘現(xiàn)象:突然出現(xiàn)的巨大坑洞。截至目前,當?shù)匾寻l(fā)現(xiàn)至少8個這樣的巨坑,最深達10米。長期以來,研究人員認為氣候變化是主要原因。近日,挪威科學家的最新研究首次揭示了這些巨坑的成因。他們指出,氣候變暖和斷層作用共同導致凍土層被撕裂,未來類似爆炸事件可能會更加頻繁。
首個巨坑于2014年出現(xiàn)在西伯利亞北部,當時一場突發(fā)的地下爆炸將泥土和巖塊拋向四周,但始終未能找到確切成因??茖W界一度懷疑與氣候變暖有關,因為凍土層融化會在地下形成甲烷氣囊,一旦壓力釋放便可能引發(fā)爆炸。然而,這些爆炸幾乎只集中在西伯利亞,而非整個升溫更快的北極地區(qū)。
奧斯陸大學地質(zhì)學家赫勒旺在《Science of the Total Environment》發(fā)表論文,嘗試解答這一難題。他表示,當年看到紀錄片報道亞馬爾和蓋達半島上的“爆炸大坑”后,決定深入研究。團隊梳理了英俄文觀測資料,并在此基礎上建立計算模型,以解釋為何這些大坑幾乎只出現(xiàn)在西伯利亞。
研究指出,這一地區(qū)不僅蘊藏豐富的天然氣,斷層活動還讓厚厚的凍土層逐漸變薄。赫勒旺認為,這些斷層在甲烷氣體聚集和塌陷坑形成過程中起了關鍵作用。模型結(jié)果表明,當氣體沿斷層向上移動,進入凍土層下方相對密閉的空腔時,會逐漸積聚并與來自更深斷層的過壓氣體疊加。一旦氣溫升高導致凍土層融化,地表形成淺湖,密封層被削弱,腔體壓力過大便可能引發(fā)強烈爆炸,最終形成巨坑。
目前在亞馬爾和蓋達半島已累計發(fā)現(xiàn)8到17個氣體大坑,數(shù)量因統(tǒng)計口徑不同而有所差異。隨著大氣持續(xù)升溫、地表凍土層不斷減弱,這類“自爆”事件很可能會越來越多。
莫斯科斯科爾科沃科技學院地質(zhì)學家丘維林評價稱,這項研究較好地整合了已有成果,模型本身也具備解釋力。但他也提醒,當?shù)氐刭|(zhì)資料零散且未經(jīng)驗證,研究仍存在局限,尚無法解釋地下空腔最初的成因。研究人員指出,這類爆炸在過去可能也曾發(fā)生過,只是由于該地區(qū)衛(wèi)星觀測頻率較低、人口稀少而未被注意。部分碎屑在爆炸后可能回落填入坑內(nèi),因此大坑最初可能比現(xiàn)在更深。
美國夏威夷大學研究員舒爾梅爾在2023年發(fā)表的相關研究中強調(diào),這些大坑往往很快融化或被水填滿,迅速退化成湖泊。她認為,該地區(qū)湖泊狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量遠多于大坑。赫勒旺希望未來能夠持續(xù)追蹤這些氣體大坑的演化過程,觀察它們是否會逐漸與周邊湖泊相似。他指出,大約9000年至1萬年前,當?shù)貧夂驐l件與如今相似甚至更暖,當時也可能發(fā)生過類似爆炸,因此一些湖泊或許并非天然形成,而是從劇烈的氣體爆炸坑演變而來。