西伯利亚巨大爆炸坑背后长达十年的谜团终于揭晓

与该地区的地质条件和气候变化的影响相关的多种条件似乎导致了过去十年中出现了几个巨大的陨石坑。

第一个陨石坑于 2014 年被发现，此后亚马尔半岛又出现了几个陨石坑。现在，研究人员知道是什么导致这些神秘的洞爆炸出现。 

图片来源：Felton Davis，来自 Flickr（CC BY 2.0）

科学家们相信，他们现在知道了过去十年中西伯利亚出现一系列神秘陨石坑的原因。看来，如果条件合适，气候变化可能会产生爆炸性影响。

2014年，西伯利亚亚马尔半岛出现了一个奇怪的陨石坑。突然出现的陨石坑及其周围的物质表明它是由某种爆炸产生的。从那时起，科学家和当地人又发现了其他几个出现在景观中的陨石坑。

这些坑洞可不是什么小坑，而是坑洼。陨石坑相当大。其中一些深达 50 米（165 英尺）。在调查过程中，研究人员发现陨石坑周围的甲烷含量异常高，这表明这些巨大的洞正在释放温室气体。这使得研究人员相信，随着气候变化导致当地气温升高，西伯利亚永久冻土层下的大量气体正在逸出。

然而，需要进一步调查才能弄清楚这些大洞到底是如何形成的。根据一项新的研究，永久冻土融化假说不足以解释这些陨石坑。相反，作者认为，该地区不寻常的地质条件和气候变化的影响所造成的一系列特定条件启动了一个过程，导致甲烷释放并产生爆炸性结果。  

剑桥大学化学工程师安娜·莫加多（Ana Morgado）在一份声明中表示：“有非常非常特殊的条件导致这种现象的发生。” “我们正在谈论一个非常小众的地质空间。 ”

莫加多及其同事提出的新解释认为，地表变暖导致地下深处压力迅速变化，最终导致甲烷气体的强烈释放。他们通过评估该过程是否是由物理或化学反应启动来研究这一结论的。

西班牙国家研究委员会的地球物理学家朱利安·卡特赖特补充说：“只有两种方法可以引发爆炸。” “要么发生化学反应，然后发生爆炸，就像炸药爆炸一样，要么给自行车轮胎打气直到它爆炸——这就是物理学。 ”

就西伯利亚陨石坑而言，没有化学反应的证据，这意味着它必须是物理反应。但如何呢？

研究人员提供的类比与打气筒和自行车轮胎有关。如果给轮胎充气太多，它最终会爆裂。因此，在这种情况下，只需弄清楚泵是什么。答案是渗透，即液体移动以平衡溶解在其中的物质浓度的过程。

亚马尔半岛有厚厚的粘土状永久冻土，通常起到渗透屏障的作用，但气候变化改变了这一点。

永久冻土层厚 180 至 300 米（591 至 984 英尺），位于被称为“活性层”的表土层下方。虽然永久冻土层始终处于冻结状态，但表土层会随着季节的变化而解冻并重新冻结。

在半岛某些地方的永久冻土层中，有一层特殊的未冻结的高盐度水，称为冷冻层。由于压力和盐度，这些层保持液态。在这些低温容器下面是一层结晶的甲烷-水固体，称为甲烷水合物，由于低温和高压，它应该保持稳定。

然而，现在平均温度已经上升，活性层正在融化并向下膨胀，直到由于渗透压而到达低温层。由于该层没有足够的空间来容纳多余的融水，因此压力开始增大。这种压力会导致裂缝出现，并一直延伸到表面，从而导致深度压力突然下降。这种突然的压力变化会损坏冷冻罐下方的甲烷水合物，导致甲烷气体释放，就像自行车轮胎太满一样，发生物理爆炸。

研究人员得出结论，导致这些爆炸的过程可能需要几十年的时间才能发生，这与 20 世纪 80 年代以来气候变暖的加剧相吻合。

“这可能是一种非常罕见的现象，”莫加多说。 “但是释放的甲烷量可能会对全球变暖产生相当大的影响。 ”

该研究发表在《地球物理研究快报》上。