El misterio de la explosión de cráteres de Siberia

El misterio de la explosión de cráteres de Siberia

image(Crédito de la imagen: Evgeny Chuvilin)

Por Richard Gray

30 de noviembre de 2020

En una península remota en el círculo polar ártico, están apareciendo enormes heridas en el permafrost, mientras algo que preocupa a los científicos surge de la tierra.

Aparecieron repentina y explosivamente, dejando una marca de viruela irregular en el paisaje.

Alrededor del borde del cráter, la tierra es un revoltijo gris desgarrado de hielo y terrones de permafrost. Las raíces de las plantas, recién expuestas alrededor del borde, muestran signos de quemaduras. Da una idea de cuán violentamente se materializó este agujero en medio del Ártico siberiano.

Desde el aire, la tierra recién expuesta se destaca contra la tundra verde y los lagos oscuros que la rodean. Las capas de tierra y roca expuestas más dentro del agujero cilíndrico son casi negras y ya se está formando un charco de agua en el fondo cuando los científicos lo alcanzan.

Entre ellos se encuentra Evgeny Chuvilin, geólogo del Instituto de Ciencia y Tecnología Skolkovo, con sede en Moscú, Rusia, que ha volado a este remoto rincón de la península de Yamal en el Noroeste de Siberia para echar un vistazo. Este agujero de 50 metros de profundidad podría contener piezas clave de un rompecabezas que lo ha estado molestando durante los últimos seis años desde que se descubrió el primero de estos misteriosos agujeros en otra parte de la península de Yamal.

Ese agujero, que tenía alrededor de 66 pies (20 m) de ancho y hasta 171 pies (52 m) de profundidad, fue descubierto por pilotos de helicópteros que pasaban por encima en 2014, a unas 26 millas (42 km) del campo de gas Bovanenkovo en la península de Yamal. Los científicos que lo visitaron, incluida Mariana Leibman, científica en jefe del Earth Cryosphere Institute, que ha estado estudiando el permafrost en Siberia durante más de 40 años, lo describieron como una característica completamente nueva en el permafrost. El análisis de imágenes de satélite reveló más tarde que el cráter, ahora conocido como GEC-1, se formó en algún momento entre el 9 de octubre y el 1 de noviembre de 2013.

El último cráter fue descubierto en agosto de este año por un equipo de televisión cuando pasaban volando con un equipo de científicos de la Academia de Ciencias de Rusia durante una expedición con las autoridades locales en Yamal. Aumenta a 17 el número total de cráteres confirmados que se han descubierto en Yamal y la vecina península de Gydan.

imageCientíficos del Instituto de Problemas de Petróleo y Gas de la Academia de Ciencias de Rusia visitaron el cráter más nuevo durante una expedición a Yamal en agosto de 2020 (Crédito: Evgeny Chuvilin)

Pero exactamente qué está causando que aparezcan estos enormes agujeros en el permafrost y cuán repentinamente se forman sigue siendo en gran parte un acertijo. También hay preguntas sin respuesta sobre lo que significan para el futuro del Ártico, junto con las personas que viven y trabajan allí. Para muchos de los que estudian el Ártico, son una señal inquietante de que este paisaje frío y en gran parte despoblado del Norte de nuestro planeta está experimentando algunos cambios radicales.

Sin embargo, investigaciones recientes están comenzando a proporcionar algunas pistas sobre lo que podría estar sucediendo. Lo que está claro es que estos agujeros no se están formando debido a un hundimiento gradual a medida que el permafrost se derrite y se desplaza debajo de la superficie. Estallan para aparecer.

«A medida que ocurre la explosión, se arrojan bloques de tierra y hielo a cientos de metros del epicentro», dice Chuvilin. «Nos enfrentamos aquí con una fuerza colosal, creada por una presión muy alta. Por qué es tan alta sigue siendo un misterio».

Chuvilin forma parte de un grupo de científicos rusos, que colaboran con colegas de todo el mundo, que han estado visitando estos cráteres para tomar muestras y mediciones con la esperanza de comprender más sobre lo que sucede debajo de la tundra.

Existe evidencia de que el ciclo de vida del cráter de emisión de gas puede ser muy corto, de 3 a 5 años – Alexander Kizyakov

Algunos científicos han comparado los cráteres con criovolcanes (volcanes que arrojan hielo en lugar de lava) que se cree que existen en algunas de las partes distantes de nuestro sistema solar en Plutón, la luna Titán de Saturno y el planeta enano Ceres. Pero a medida que se han estudiado más cráteres árticos en diversas etapas de su evolución, se los conoce como «cráteres de emisión de gas». El nombre da alguna pista sobre cómo se cree que se forman.

«El análisis basado en imágenes de satélite muestra que una explosión hace un agujero gigante en el lugar de un pingo o montículo», dice Chuvilin. Los pingos son colinas en forma de cúpula que se forman cuando una capa de tierra congelada es empujada hacia arriba por el agua que ha logrado fluir por debajo y ha comenzado a congelarse. A medida que el agua se congela, se expande para crear un montículo. También conocidos en Rusia por el nombre Yakut local de «bulgunnyakhs«, tienden a subir y bajar con las estaciones. Se ha descubierto que algunos en Canadá tienen hasta 1200 años. En la mayor parte del Ártico, sin embargo, estos montículos tienden a colapsar sobre sí mismos en lugar de explotar.

Está claro que los montículos del Noroeste de Siberia se comportan de manera diferente. Se hinchan «muy rápido, subiendo varios metros» antes de volar su parte superior de repente, explica Chuvilin. Y en lugar de agua congelada, la elevación parece ser causada por una acumulación de gas debajo del suelo.

«Los pingos tardan décadas en formarse y duran mucho tiempo», dice Sue Natali, una ecologista ártica que estudia el permafrost y directora del programa ártico en el Woodwell Climate Research Center en Woods Hole, Massachusetts. «Estos montículos llenos de gas se forman en el orden de años».

Un estudio de anillos de árboles en arbustos de sauce encontrados entre los escombros arrojados por la explosión que creó el primer cráter descubierto en 2014 sugiere que las plantas habían estado experimentando estrés desde la década de 1940. Los investigadores dicen que esto podría deberse a la deformación del suelo.

imagePara comprender más sobre cómo se forman los cráteres, los científicos se han sumergido en los agujeros profundos para tomar muestras (Crédito: Sylvia Buchholz / Alamy)

«Sin embargo, hay evidencia de que el ciclo de vida de los cráteres de emisión de gas puede ser muy corto, de 3 a 5 años», dice Alexander Kizyakov, criolitólogo de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú en Rusia. Se encontró en imágenes de satélite que un cráter que se formó a principios del verano de 2017, conocido como SeYkhGEC, comenzó a deformar el suelo en 2015.

Se han encontrado cicatrices y montículos similares relacionados con las emisiones de bolsas de gas en el fondo del mar de Kara, cerca de la península de Yamal, y se han encontrado otros en el mar de Barents. Pero hasta ahora, dice Natali, no se ha encontrado nada similar en otras partes del Ártico.

Algo sobre el permafrost en Yamal y Gydan los hace propensos a estos montículos explosivos. «Allí hay algunos rasgos característicos del paisaje», dice. «Es un área donde hay una capa de hielo muy gruesa, llamada hielo tabular, que forma una capa a través del permafrost. También es un área donde hay muchas características conocidas como criopeg, que son áreas de tierra no congelada rodeadas de permafrost, una especie de sándwich de permafrost. La tercera característica son los depósitos muy profundos de gas y petróleo».

Un cráter examinado recientemente por Chuvilin, un agujero de 20 metros de ancho conocido como el cráter Erkuta por el río en cuya llanura de inundación apareció, parece haberse formado en el lugar de un lago seco. Cuando el lago desapareció, dejó un parche de suelo descongelado debajo de él conocido como talik, donde luego se acumuló gas. Pero Chauvilin dice que la fuente exacta aún no está clara. «El tema clave en la investigación de cráteres es identificar la fuente de gas que se acumula debajo de la superficie del permafrost», dice Chuvilin. «Una vez que el cráter está allí, el gas ya se ha ido».

Los pastores de renos locales informaron haber visto llamas y humo después de la explosión de un cráter en junio de 2017

Remontar la evolución de estos montículos y cómo llega el gas allí es ahora una intensa fuente de estudio. «Es intrigante que pueda estar ocurriendo un proceso geoquímico nuevo o previamente desconocido que nunca hubiéramos imaginado», dice Natali.

Investigadores lo suficientemente valientes como para descender en rápel hacia los cráteres han encontrado niveles elevados de metano en el agua que se acumula en el fondo, lo que sugiere que el gas puede estar burbujeando desde abajo. Una de las principales teorías es que estos profundos depósitos de gas metano debajo del permafrost encuentran su camino hasta la bolsa de tierra no congelada debajo de la capa de hielo. Otra idea es que los altos niveles de dióxido de carbono disuelto en el agua en estas bolsas no congeladas comienzan a burbujear cuando el agua comienza a congelarse y el agua restante no puede retener el gas disuelto.

Una fuente alternativa tanto de metano como de dióxido de carbono podrían ser los microorganismos que prosperan en la bolsa de tierra no congelada que descomponen el material orgánico y liberan los gases, dice Chuvilin. El análisis isotópico del metano en un cráter particularmente dramático pareció confirmar esto, pero la actividad de los microbios productores de metano, sin embargo, se ha encontrado que es particularmente baja en los lagos en el fondo de cráteres formados recientemente, incluso en las condiciones frías donde se encuentran.

imageSe han encontrado varios cráteres entre los lagos termokarst de Yamal y las penínsulas vecinas de Gydan; las ubicaciones de siete se muestran en este mapa (Crédito: Greg Fiske)

Pero el metano también podría estar saliendo del propio hielo. Los gases pueden quedar atrapados dentro de los cristales de agua en el permafrost para formar un extraño material congelado conocido como hidrato de gas. A medida que se derrite, se libera el gas.

«Se piensa que puede haber diferentes mecanismos de formación que difícilmente pueden describirse con un solo modelo», dice Chuvilin. «Mucho depende del medio ambiente y el paisaje». Se ha encontrado al menos un cráter en el lecho de un río, señala.

Independientemente de la fuente, se cree que el gas se acumula en la bolsa de tierra no congelada, empujando la capa de hielo tabular sólida hacia arriba entre 16 y 19 pies (5-6 m) hasta que se rompe como un hervor. (Si bien es gráfica, la analogía del furúnculo no es mala, al igual que los usuarios de Internet están fascinados con los videos de la aparición de granos, por lo que algunos científicos se sienten atraídos por los cráteres de Yamal. «Fue la combinación de lo desconocido y el riesgo relacionado con estos cráteres eso me atrajo», admite Natali.)

Cuando finalmente estallan, ciertamente parecen ser espectaculares. El barro y el hielo sobre la bolsa llena de gas, junto con gran parte del material en la sección no congelada en sí, se arrojan hacia afuera a una distancia de hasta 980 pies (300 m). La fuerza es tan grande que se arrojan bloques de tierra de hasta 3 pies (1 m) de ancho hacia afuera, dejando un cráter con un parapeto elevado, una boca ancha y un agujero cilíndrico más estrecho, que se cree que es el bolsillo no congelado. Los pastores de renos locales informaron haber visto llamas y humo después de la explosión de un cráter en junio de 2017 a lo largo de las orillas del río Myudriyakha. Los habitantes de la cercana Seyakha, un asentamiento a unas 20.5 millas (33 km) al Sur del cráter, afirmaron que el gas siguió ardiendo durante unos 90 minutos y que las llamas alcanzaron entre 13 y 16 pies (4-5 m) de altura.

Durante un año o dos, los bordes de la herida oscura y maltrecha se erosionan y se llenan de agua.

En esta región del mundo escasamente poblada, que haya uno tan cerca de un asentamiento ha suscitado preocupación. La región también está salpicada de tuberías para la infraestructura de petróleo y gas que intentan llegar a los depósitos de combustibles fósiles enterrados debajo del permafrost.

«Todavía no sabemos si se trata de algo que podría suponer un riesgo para las personas en el Ártico», dice Natali. Ella y sus colegas han estado tratando de responder a esta pregunta en particular buscando signos de otros cráteres en imágenes de satélite de alta resolución.

«Una vez que encontramos algo que parece un cráter, usamos series de tiempo de imágenes de muy alta resolución [imágenes satelitales de la misma ubicación tomadas en diferentes momentos] para tratar de determinar cuándo se formaron», dice ella. Su trabajo parece sugerir que hay más cráteres de lo que se creía anteriormente. «Hasta ahora hemos confirmado y validado dos nuevas ubicaciones de cráteres. Teniendo en cuenta que en 2013 no sabíamos nada sobre ellos, parece muy probable que haya más por ahí».

El equipo de Natali también encontró otros 17 posibles cráteres a principios de este año, pero el análisis de imágenes de alta resolución les ha llevado a concluir que es posible que no se hayan formado a partir de emisiones de gases explosivos. Ser cráteres de emisión de gases. «Es difícil de validar por completo hasta que podamos estar en el suelo», agrega Natali.

Con el tiempo, ella y su equipo esperan recopilar datos suficientes para poder automatizar el proceso de búsqueda. Su objetivo es crear un algoritmo que pueda predecir los cráteres antes de que se formen al buscar posibles montículos de emisión de gas en las imágenes de satélite.

imageLa infraestructura de gas y petróleo salpican el paisaje en el noroeste de Siberia: el campo de gas de Bovanenkovo estaba a solo 26 millas de uno de los cráteres (Crédito: Alexander Nemenov/Getty Images)

«Esperamos llegar a un punto en el que podamos verlos antes de que se formen», dice Natali. «Ese es el tipo de información que desea saber en particular cuando esto sucede en un área donde vive gente, hay tuberías y otra infraestructura de gas y petróleo».

Desentrañar exactamente cuán comunes son estos cráteres es actualmente un proceso lento. Después de su violento nacimiento, la mayoría parece desaparecer en el paisaje casi con la misma rapidez: el vacío dejado por la explosión cerca de Seyakha, que medía 70 m (230 pies) de ancho en algunos lugares y más de 50 m (164 pies) de profundidad, se inundó de agua en solo cuatro días debido a su proximidad al río. Esta transición del hoyo al lago parece ser un final bastante inocuo para un evento dramático.

Otros cráteres tardan más en inundarse, pero en un año o dos los bordes de la herida oscura y maltrecha se erosionan y se llenan de agua para volverse casi indistinguibles de los miles de otros pequeños lagos redondos, conocidos como lagos termokarst, que salpican el paisaje. Aún no está claro cuántos de estos lagos son cicatrices de cráteres de emisión de gases.

«Es probable que algunos de los lagos en el permafrost sean cráteres de emisión de gas inundados», dice Kizyakov. «Es demasiado pronto para decir cuán común es esto como mecanismo de formación de lagos».

Algunos investigadores han intentado identificar los antiguos cráteres de emisión de gas midiendo los productos químicos disueltos en los lagos característicos, pero no han podido identificar ningún patrón.

Descubrir cuán comunes son estos eventos está impulsado por algo más que simple curiosidad. Existe una creciente preocupación de que la aparición de los cráteres en el Noroeste de Siberia pueda estar relacionada con cambios más amplios que tienen lugar en el Ártico debido al cambio climático.

Los cráteres son un indicador muy impactante de lo que está sucediendo en el Ártico más ampliamente – Sue Natali

Las temperaturas del aire de la superficie en el Ártico se están calentando al doble del promedio mundial, lo que aumenta la cantidad de deshielo del permafrost durante los meses de verano.

Esto en sí mismo está transformando el paisaje ártico, provocando hundimientos y deslizamientos de tierra conocidos como depresiones por deshielo. Siberia puede presumir de tener la depresión por deshielo más grande del planeta: la megadepresión de Batagaika, que ha pasado de ser un barranco en la década de 1960 a tener casi 900 metros de ancho. (Obtenga más información sobre el mega derrumbe que los lugareños llaman «the gate to hell«).

«No hay ningún otro lugar en el planeta que sepa que el cambio climático esté causando que la estructura física del suelo cambie», dice Natali.

Atrapado dentro del permafrost ártico contiene enormes cantidades de carbono, aproximadamente el doble de la cantidad que hay actualmente en la atmósfera. Se encuentra principalmente en forma de restos congelados de plantas y otro material orgánico, junto con el metano que ha quedado atrapado dentro de los cristales de hielo, los hidratos de gas que Chuvilin mencionó anteriormente. A medida que el suelo se derrite, permite que los microorganismos descompongan la materia orgánica, liberando metano y dióxido de carbono como subproductos, mientras que el metano atrapado en el hielo también se libera.

imageCuando aparecen por primera vez, los cráteres son una vista espectacular, ya que la explosión arroja tierra y hielo para dejar un profundo vacío cilíndrico (Crédito: Vasili Bogoyavlensky/Getty Images)

Como un potente gas de efecto invernadero, este metano que se escapa del permafrost tiene el potencial de acelerar el calentamiento global y, por lo tanto, impulsar aún más el derretimiento.

Pero en Yamal, los cráteres han planteado la posibilidad de otro proceso que está agregando aún más incertidumbre al complejo circuito de retroalimentación entre el aumento de las temperaturas, el deshielo del permafrost y la liberación de gases de efecto invernadero. Si resulta que los depósitos de metano atrapados bajo tierra por el permafrost comienzan a filtrarse hacia arriba a través de las capas de permafrost normalmente impenetrables, podría ser una señal de que la capa de hielo congelado sobre la tundra se está volviendo más permeable. Esto podría introducir nuevos niveles de incertidumbre sobre cómo es probable que los cambios en el Ártico impacten en un calentamiento global más amplio en el planeta.

«Los cráteres son un indicador muy impactante de lo que está sucediendo en el Ártico más ampliamente», dice Natali. «Cuando miras los cambios que están sucediendo en este paisaje, algunos están ocurriendo gradualmente y otros abruptamente. Muy pocos están ocurriendo de forma explosiva, pero llama la atención sobre cómo todos estos cambios contribuyen a los gases de efecto invernadero en la atmósfera».

Si bien el misterio de los cráteres de Yamal aún no se ha resuelto por completo, lo que se ha desentrañado hasta ahora sugiere que quizás deberíamos observarlos con atención en el futuro.

* Este artículo se actualizó el 4 de diciembre para reflejar los últimos resultados del equipo de Sue Natali que indican que los 17 posibles cráteres emisores de gas que habían identificado no es probable que se hayan formado de esta manera.

https://www.bbc.com/future/article/20201130-climate-change-the-mystery-of-siberias-explosive-craters

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