Виной тому оказалась древняя соль.
Засоленная издревле вечная мерзлота может ускорять изменения в Арктике в результате глобального потепления.
У эколога Бена Джонса к ней личные счеты. В 2018 году он, полярный исследователь из Аляскинского университета в Фэрбанксе, бурил промерзшую землю недалеко от Уткиагвика, самого крупного населенного пункта на Северном склоне Аляски, чтобы извлечь керн. На глубине 5,5 метров, где температура гораздо ниже нуля, грунт должен быть твердым, как камень. Вместо этого бур резко вошел в мягкий слой.
«Меня дернуло, и я потянул спину. Меня около 10 часов тащили на санях обратно в Уткиагвик», — вспоминает Джонс.
Изучив с трудом добытый образец, исследователи обнаружили, что вечную мерзлоту растопила неожиданная прослойка соли.
Джонс и другие ученые теперь полагают, что такая засоленная вечная мерзлота выступает пособником изменения климата, которое нагревает Арктику в четыре раза быстрее, чем остальную планету. Подобно соли, рассыпанной на городских тротуарах, погребенные соляные слои, по-видимому, ускоряют оттаивание и, вместе с ним, масштабное преобразование ландшафта.
«Создается впечатление, что сейчас все происходит немного быстрее, чем можно было бы ожидать, если исходить из того, что вечная мерзлота тает при 0 °C», — говорит ученый.
Соленая мерзлота — не новость
Намеки на эту погребенную соль исследователи наблюдали десятилетия назад. Некоторые описывали, как при бурении на несколько метров вглубь они открывали фонтан соленой воды при температурах значительно ниже точки замерзания. «В прибрежных регионах у нас били фонтаны воды выше уровня льда при −10 °C», — поделился Пол Овердуин из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца. Еще в 1960 году бурильщики скважин близ города Коцебу на Аляске сообщали, что они проходят через множество слоев соли, добавил Роджер Крил из Техасского университета A&M.
По его словам, объяснение кроется глубоко в истории Земли. Во время последнего теплого периода между ледниковыми эпохами, 115 000 лет назад и ранее, полярные ледяные щиты растаяли, и уровень моря поднялся на десятки метров. Нынешние арктические равнины были затоплены соленой водой. Даже после того, как ледяные щиты снова начали расти 110 000 лет назад, море продолжало наступать на арктические берега, потому что гравитационное притяжение льда к океану более чем компенсировало потерю воды — таковы данные моделирования, которые Крил планирует представить на встрече Американского геофизического союза в декабре.
Когда океан отступил, обширные пространства засоленных морских отложений оказались открыты морозному воздуху и замерзли. Со временем их покрыли другие отложения. Это значит, что «в любом месте в пределах нескольких десятков метров от современного уровня моря должен быть слой засоленной вечной мерзлоты довольно близко к поверхности», объясняет Крил. По его оценкам, только на Аляске от 1000 до 10 000 квадратных километров территории могут покоиться на соленом основании, находящемся на глубине от нескольких метров до десятков метров под поверхностью.
По мере потепления на крайнем севере эти древние основания начинают оживать. Джонс стал свидетелем одного из признаков в 2021 году, когда он и его коллеги обнаружили, что небольшое озеро близ Уткиагвика внезапно стало на полметра глубже. Причиной стал слой соли, который растаял, несмотря на температуры ниже нуля, сообщили они в журнале Geophysical Research Letters. Этот же процесс, вероятно, ускоряет рост озер по всей Арктике.
По другую сторону океана
По другую сторону Берингова пролива, в России, погребенная соль может быть причиной резкого изменения ландшафта. За последнее десятилетие на удаленных Ямальском и Гыданском полуостровах образовалось около 20 загадочных кратеров шириной и глубиной в десятки метров. Ученые, посещавшие новообразованные кратеры, обнаружили метан, но никаких признаков горения, что позволяет предположить, что одна лишь сила расширяющегося газа прорвала землю. Вечная мерзлота богата метаном, заключенным в молекулах воды в виде ледяного «газового гидрата». Вопрос в том, что заставило его вырваться на поверхность.
Теорий немало, но химик-технолог из Оксфордского университета Ана Моргадо считает, что соль играет свою роль. Вместе с коллегами она смоделировала, как карманы соленой воды на глубине десятков метров могут способствовать растрескиванию вышележащей вечной мерзлоты и высвобождению газа — и поделилась результатами в журнале Geophysical Research Letters.
Сценарий таков: по мере прогревания и оттаивания верхних слоев почвы, талая вода проникает в линзу соленой воды через осмос. Добавленная жидкость заставляет карман расширяться, создавая давление, достаточно высокое, чтобы расколоть вечную мерзлоту и высвободить газ. «Метан накапливается, пока почва не сможет больше его сдерживать», — говорит Моргадо.
Все в наших руках
Джонс и его коллеги организовали проект «Таяние ниже нуля», в рамках которого наносят на карту Северного склона участки, опасные из-за соли под ними. В дальнейшем, по словам его партнера по проекту, он будет расширен на богатые вечной мерзлотой регионы по всему миру. Но уже сейчас понятно, что промерзшая вечная мерзлота «оказывается значительно менее мощной, чем можно ожидать исходя из измерений температуры» — очевидно, из-за соли.
Как бы то ни было, подземная соль не подвластна человеку. А климат — еще может быть.