シベリアのクレーターの謎を解く

私ロシアの北端では、風が吹きすさぶツンドラの広大な地帯に謎のクレーターが現れ始めている。これらのクレーターは直径 230 フィートに達し、永久凍土として知られる暗い凍った土壌に深さ 100 フィート以上に突入することがあります。

最初のクレーターは 2014 年にヘリコプターのパイロットによって、北極海に向かって伸びる凍土の指であるヤマル半島で発見されました。それ以来、トナカイ遊牧民はさらに 16 個のクレーターに遭遇しました。確認されたクレーターの数が増えるにつれて、クレーターがどのようにしてできたのかについての仮説も増えました。ミサイル、隕石、さらにはUFOが原因であると推測する人もいた。しかし、研究者らが謎を調査したところ、クレーター周辺の大気中に高レベルのメタンが存在することがわかり、原因となっている力は上から落ちてくる物体ではなく、地表深くからの爆発的なガスの噴出であることが示唆された。

水風船のように膨らみ、圧力を逃がすために地面が割れます。

それでも、どのような力がメタン放出を引き起こしているのか、なぜある場所ではメタン放出が起こり、他の場所では起こらないのかなど、多くの疑問が残っている。現在、スペインのケンブリッジ大学とグラナダ大学のエンジニアと物理学者からなるチームは、温暖化気候における永久凍土の融解がメタン爆発の原因であり、浸透が重要な役割を果たしているというモデルを開発した。彼らは最近その研究結果を次の論文で発表しました。 地球物理学研究レター。

ケンブリッジ大学の化学工学者であり、この研究の筆頭著者であるアナ・モルガド氏は、浸透作用によって淡水は自然に塩水へと移動すると説明する。研究者らのモデルによると、浸透現象により、地表近くの永久凍土が解けたばかりの水分が、永久凍土の深部にある塩水の層であるクライオペグに滴下する可能性があるという。これらのクライオペグ内の水は非常に塩分が多く、非常に高い圧力で重くなるため、凍ることはありません。研究者らによると、真水がクライオペグに流入すると、水風船のように膨らみ、圧力を逃がすために地面に亀裂が入るという。

「私たちの考えは、圧力が蓄積して土壌と氷を地表に向かって押し上げるというものでした。そうすれば地表に山ができてしまいます」とモルガド氏は言う。永久凍土の上の小山は、十代の若者の顔にあるニキビに少し似ていますが、この場合のみ、圧力が非常に大きくなり、ニキビが爆発してしまいます。

膨張したクライオペグは、それ自体では爆発を引き起こしません。モルガド氏らは、爆発とそれに伴うクレーターが発生した場所で起こるのは、これらの膨張したクライオペグが圧力の変化によって容易に破壊されるメタンハイドレート（氷の中で凍ったメタン）に近いためだと信じている。永久凍土の深さが600～1000フィートであるヤマル半島では、クライオペグは通常、地下40フィート以上、メタンハイドレートの層のすぐ上で発見されます。

「この地域でのメタンハイドレートからのメタン放出はゆっくりとしたプロセスであるはずだと考えられていました。現在、より多くの研究が、メタンの放出が突然起こる可能性があるさまざまな方法を示しています」と、ハワイ大学マノア校の地球物理学者、ローレン・シュルマイヤー氏は言う。彼はクレーターの研究も行っており、この研究には参加していない。

永久凍土の上の山は、十代の若者の顔にできるニキビに少し似ているでしょう。

モルガド氏によると、メタンハイドレートの層のすぐ上でクライオペグが成長しているのはまれで、気候が温暖化するにつれて永久凍土が解け、北極全体にメタンが逃げているにもかかわらず、爆発が珍しいのはこのためだという。 「それが起こることを可能にした地質学的条件は、非常にニッチで、非常に正確です」と彼女は言います。

クレーターの研究も行っている研究者のエフゲニー・チュビリン氏は、この仮説を「斬新」と呼んでいる。しかし、氷の深い層がどのようにして溶けた水が下に移動するのを妨げるかなど、地下の複雑さを完全に説明しているわけではないと同氏は考えている。 「クライオペグは地表から十分に離れた位置にあり、氷環境の浸透性が非常に小さいため、水がそこに侵入することはできません」と彼は言います。 「クレーター形成に関する提案された仮説に関しては、多くの疑問が生じます。」

チュビリン氏らは、クレーターを作る爆発の原因となるメタンは永久凍土層の地下深くの岩石からも発生する可能性があると示唆している。永久凍土層は6,500万年以上前に形成され、この地域の石油とガスの埋蔵量に関係している。このメタンは断層を通って上向きに移動し、永久凍土に到達すると考えられます。しかしモルガドさんは、この考えが彼女のグループの発見と一致すると信じている。永久凍土の方が浅いため、永久凍土内に閉じ込められていたメタンが最初に放出されるだろうと彼女は言う。 「より深い深さにメタンが存在することは、私たちのモデルと矛盾しません。」

地表で爆発するメタンが古代の岩石から来るのか、それとも永久凍土が解けることから来るのかにかかわらず、明らかなことは、この強力な温室効果ガスが爆発のたびにさらに多く大気中に入るということです。将来どこで爆発が起こるかを推定するのは難しいが、研究者らは温暖化が進むにつれて爆発やクレーターの数が増加すると予測している。モルガド氏は、爆発ごとにどれだけのメタンが放出されるかを見積もることが、次に理解することが最も重要だと言う。

未知の点にもかかわらず、大気中の熱を閉じ込めるメタンの強力な能力を考慮すると、これらの人里離れた北極のクレーターで何が起こっているかは、気候変動に地球規模の影響を与える可能性があると研究者らは言う。たとえ少量のメタンでも変化が生じる可能性があります。このモデルによれば、これは悪循環であり、温暖化により爆発によるメタンの放出が増加し、それがさらに温暖化を引き起こすという。シュルマイヤー氏は、「これは恐ろしいポジティブなフィードバックループです」と言う。

リード画像: Aleksandr Lutcenko / Shutterstock

• リサ・S・ガーディナー

  投稿日 2024 年 11 月 1 日

  リサ・S・ガーディナーは作家、地球科学者、教育者です。彼女は受賞歴のある本の著者です 不確実な世界の物語: 他のさまざまな災害が気候変動について教えてくれること （2018）と彼女の著作は以下に掲載されています。 サイエンティフィック・アメリカン、ハカイ、アトランティック、 およびその他の出版物。彼女は現在、過去、現在、そして起こり得る未来のサンゴ礁についての本の執筆に取り組んでいます。

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