Live Science报导,西伯利亚永久冻土常出现巨大坑洞,让科学家摸不著头绪,过去十年来,研究人员提出了多种可能促成西伯利亚坑洞形成的因素,将其与永久冻土融化以及水-甲烷晶体(称为甲烷水合物)分解成甲烷气体和水联系起来。

科学家指出,这些坑洞是由于加压的水在冻土中形成裂缝,随后引发甲烷气体的突然爆发所造成的。

为了弄清这些因素之间的联系,研究人员通过一系列方程式和实验模拟永久冻土的情况。他们确定,这些爆炸可能是由高压引起的,类似于气球过度充气的爆裂。接下来,他们需要找出导致这种过度加压的原因。

发表在《地球物理研究快报》的新研究指出,永久冻土中的盐水囊(称为冰冻层孔隙)位于甲烷水合物的上方。这些盐水囊仅见于俄罗斯北部,是上个冰河时期气温下降后,消失的史前海洋残留物,当时大陆范围的冰层将水冻结起来。尽管周围环境寒冷,这些盐水囊因高压和高盐度而保持液态。

这些盐水囊的盐度远高于周围的永久冻土,当表层冻土融化后,融水会渗入这些盐水囊,试图平衡两者之间的盐分浓度,这过程逐渐在盐水囊中形成高压。

最终,压力累积到一定程度,导致冰冻层孔隙上方的永久冻土出现裂缝,从而释放冻土内部的压力。

位于盐水囊下方的甲烷水合物因低温和高压而保持稳定,但这些层次的压力突然下降,可能导致甲烷从晶体中分离,重新变回气体状态,从而引发巨大爆炸。

由于累积需要数十年,所以至今仅发现几个天坑。

部分天坑因为暴露在外已久,内部积水形成巨大池塘。Live Science
部分天坑因为暴露在外已久,内部积水形成巨大池塘。Live Science