变化中的北极（38）西伯利亚冰原上的巨坑

张武昌 2021年9月20日星期一

2014年6月，有驯鹿放牧者向当局报告，西伯利亚亚马尔半岛（Yamal peninsula）发现了一个大坑（上图）。7月中旬，当局派直升机前去查看并确认了这一发现。7月16日科学家开始实地勘察，测量开口直径30 米（也有说60米，80米），底部有一个水池，水面距地面的距离大约为70米，测定底部空气的甲烷含量为9.6%（正常空气中的含量为0.000179%）。7月31日，著名期刊《自然Nature》发表了这则消息，

随着时间的推移，更多的类似大坑被发现。截至2020年9月，共发现了17个。这些大坑主要在西伯利亚的冰原上。

自发现开始，科学家就一直猜测这些大坑产生的原因。现在，人们认为冻土中的甲烷因全球变暖而释放是其原因。产生的过程大体是这样的。

很久以前，大坑的位置是一个小型湖泊（lake），湖水下面的泥土是不冻层（talik），再下面是永冻层(permafrost)。（上图中不冻层和永冻层的交界处用白色表示，白色位于不冻层的下面）。永冻层中的裂隙使得甲烷上溢，通过不冻层和湖水排放到大气中。

随着环境的变化，湖水被排干，不冻层的四周也被冻结（白色位于原来不冻层的四周），下方的甲烷等气体被封闭，不能排出。

气体在这个被封闭的球体中集聚，压力增大，向上鼓起，形成土丘（pingo或mound）。

最终，这个球体由于压力太大而爆炸。将大块冻土抛射出去，能达到900米远。

爆炸结束后，形成的大坑有垂直陡峭的崖壁，在坑口有凸起的边缘，被称为护墙（parapet）。

随着时间推移，坑口可能产生坍塌，坑内逐渐积水，最终形成苔原上常见的星星点点的小型湖泊。

在北半球这种土丘有11000个，在Yamal 半岛和Gydan半岛有7185个土丘， 其中约有5-6%会爆炸形成巨坑。

目前3号、11号和12号有目击者，疑似有爆炸，原因可能是静电放电导致的。有估计称一次巨坑形成的爆炸约为11吨TNT炸药当量。但是目前没有人员伤亡的报道。

这些巨坑的产生可能与全球变暖有关。Yamal半岛的冻土温度总体升高了最少2度。温度升高导致更多甲烷气体释放。因此苔原上的巨坑正在引起科学家的注意，是全球变暖的一个表现。

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