Cómo se producen los enormes cráteres en el permafrost

Investigadores de Skoltech y colegas suyos pasaron más de dos años estudiando un cráter de 20 metros de ancho y 20 metros de profundidad en la Península de Yamal, en el norte de Rusia, que se formó después de una liberación explosiva de gas, principalmente metano, del permafrost. Así pudieron deducir posibles modelos de formación para el cráter descubierto, los cuales tienen implicaciones para la geocriología y los estudios sobre el cambio climático.

El permafrost, que ocupa dos tercios del territorio ruso, es una enorme reserva natural de metano, un potente gas de efecto invernadero. A medida que el Ártico se calienta y el permafrost se degrada debido al cambio climático, los científicos están preocupados de que este metano pueda empezar a filtrarse hacia la atmósfera en cantidades masivas, exacerbando aún más el calentamiento global.

En este momento el metano ya se está filtrando silenciosamente desde el subsuelo en el Ártico, pero a veces hace más que eso: un cráter gigante de aspecto alienígena de 40 metros de ancho, apodado "Cráter Yamal", capturó la imaginación de todos en 2014 cuando fue encontrado a solo 42 kilómetros del campo de gas de Bovanenkovo. Eventos explosivos como este producen "cicatrices" impresionantes, pero los científicos todavía no están seguros de dónde viene el gas que las causa.

"Los cráteres del Ártico son fenómenos relativamente raros que ocurren principalmente en la tundra remota. La helada que precede a un cráter suele ocurrir bastante rápido, en uno o dos años, y este crecimiento repentino es difícil de observar, por lo que casi todos los cráteres fueron descubiertos después de que todo ya había sucedido. Solo tenemos pruebas parciales de los lugareños que dicen haber oído un ruido o visto humo y llamas. Además, un cráter se convierte en un lago en uno o dos años más, haciéndolos difícil de distinguir de los lagos termales comunes del Ártico", dice Evgeny Chuvilin del Centro Skoltech para la Recuperación de Hidrocarburos, y primer autor del artículo.

Cráter estudiado de 20 metros de diámetro y 20 metros de hondo. (Foto: Anton Sinitsky / Arctic Research Center of the Yamal-Nenets Autonomous District)

El equipo de Skoltech decidió estudiar el cráter de emisión de gas de Erkuta, descubierto accidentalmente en el verano de 2017 en la llanura de inundación del río Erkuta-Yakha en la península de Yamal por biólogos interesados en los lugares de anidación de los halcones en la zona. Según el Dr. Chuvilin, el equipo de Skoltech tuvo suerte de llegar al cráter Erkuta, mucho menos famoso, durante su primer año... y justo un año antes de que también se convirtiera en un lago. Por lo tanto, el suyo es probablemente el único equipo en el mundo que pudo investigar los orígenes del cráter Erkuta.

Los investigadores tomaron muestras de suelo de permafrost, hielo terrestre y agua del borde del cráter durante un viaje de campo en diciembre de 2017 y realizaron observaciones con drones seis meses después. Encontraron que la firma isotópica δ13C (una medida de la proporción de isótopos estables de carbono 13C a 12C) del metano de las muestras de hielo terrestre era característica de los hidrocarburos biogénicos, sin embargo la proporción del metano con respecto a la cantidad total de sus homólogos, etano y propano, apuntaba a una fuente termogénica más profunda.

Basándose en estas observaciones, los científicos construyeron un modelo para la formación del cráter, que procedía de un lago que se secó. Este lago probablemente tenía un talik (una zona de suelos no congelados que comenzaron a congelarse gradualmente después de que el lago se secara) bajo su lecho, acumulando el estrés que finalmente se liberó en una poderosa explosión.

"El criovolcanismo, como lo llaman algunos investigadores, es un proceso muy poco estudiado y descrito en la criósfera, una explosión que involucra rocas, hielo, agua y gases que deja atrás un cráter. Es una amenaza potencial para la actividad humana en el Ártico, y necesitamos estudiar a fondo cómo se acumulan los gases, especialmente el metano, en las capas superiores del permafrost y qué condiciones pueden hacer que la situación se vuelva extrema. Estas emisiones de metano también contribuyen al aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera, y el propio cambio climático podría ser un factor de aumento del criovolcanismo. Pero esto sigue siendo algo que debe ser investigado", señala Chuvilin. (Fuente: NCYT Amazings)