Los científicos encuentran una nueva explicación de los misteriosos cráteres del permafrost de Siberia
Los misteriosos cráteres que aparecieron por primera vez en el permafrost siberiano han tenido preocupado a los científicos y diversas teorías han sido propuestas. La más reciente aparece un nuevo estudio publicado hace unos días.
Los misteriosos cráteres que aparecieron por primera vez en el permafrost siberiano hace una década fueron causados por cambios de presión provocados por el cambio climático que liberaron de forma explosiva metano congelado bajo tierra, según informa un nuevo estudio. La investigación ofrece una nueva perspectiva sobre los orígenes de los cráteres avistados por primera vez en la península rusa de Yamal en 2014.
Misteriosos cráteres en la Siberia congelada: el caso de la explosión del permafrost
El nuevo estudio descubre que la geología inusual de la región, junto con el calentamiento climático, inició un proceso que llevó a la liberación de gas metano de los hidratos de metano en el permafrost .
"Hay unas condiciones muy, muy específicas que permiten que se produzca este fenómeno", afirma Ana Morgado, ingeniera química de la Universidad de Cambridge y una de las autoras del estudio. "Estamos hablando de un espacio geológico muy específico".
La investigación fue publicada en Geophysical Research Letters.
La península de Yamal es una masa de tierra baja que se adentra en el mar de Kara desde el centro-norte de Rusia. En 2014, surgieron informes sobre un cráter, de aproximadamente 70 metros de diámetro en su punto más ancho, que apareció repentinamente en el permafrost. Durante la década siguiente, se han encontrado otros cráteres tanto en la península de Yamal como en la cercana península de Gydan.
En los últimos 10 años han surgido muchas explicaciones para los cráteres, atribuyendo las explosiones a una acumulación de gas metano bajo tierra debido al derretimiento del permafrost o a la proximidad de los cráteres a reservas de gas natural.
Pero los autores descubrieron que el calentamiento del permafrost por sí solo no sería suficiente para provocar una explosión. La nueva explicación dice que el calentamiento de la superficie provoca un cambio rápido de presión en las profundidades subterráneas, lo que provoca la liberación de gas metano explosivo.
"Sabíamos que algo estaba provocando la descomposición de la capa de hidrato de metano", dijo Morgado. "Es un poco como un trabajo de detective".
La ósmosis provoca explosiones
Los investigadores resolvieron el rompecabezas desde abajo hacia arriba, considerando primero una pregunta básica: ¿Las explosiones fueron causadas por procesos físicos o químicos?
"Sólo hay dos formas de que se produzca una explosión", afirma Julyan Cartwright, geofísico del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España y uno de los autores del estudio. "O se produce una reacción química y se produce una explosión, como si fuera dinamita, o bien se infla el neumático de la bicicleta hasta que explota; eso es física".
En este caso, dijo, no había evidencia de que las explosiones fueran causadas por reacciones químicas, por lo que deben haber tenido una fuente física. "Y entonces hay que pensar, ¿cuál es la bomba que infla la rueda de la bicicleta?", dijo.
Los autores dicen que la bomba funcionaba por ósmosis, que es la forma en que se mueve un fluido para igualar la concentración de sustancias disueltas en él. El agua salada es un ejemplo clásico. Si existe una barrera que permite el paso del agua, pero no de la sal, puede acumularse presión en el lado salado a medida que el agua fluye hacia él.
El permafrost arcilloso y espeso de la península de Yamal actúa como una barrera osmótica, y el calentamiento lo está modificando. Esta capa de entre 180 y 300 metros de espesor permanece congelada de forma permanente durante todo el año. Una "capa activa" de tierra superficial que se encuentra por encima se descongela y se vuelve a congelar estacionalmente.
Dispersas por toda la tundra y encajonadas dentro del permafrost se encuentran capas inusuales de un metro de espesor de agua no congelada y de alta salinidad, llamadas cripogeos, que se mantienen líquidas gracias a una combinación de presión y salinidad. Debajo de los criogeos se encuentra una capa de sólidos de agua y metano cristalizados, llamados hidratos de metano, que se mantienen estables gracias a la alta presión y la baja temperatura.
Pero las temperaturas más cálidas están desestabilizando estas capas. El cambio climático ha hecho que la capa activa se derrita y se expanda hacia abajo hasta llegar al criopeg, liberando agua que viaja a través de la presión osmótica hacia el criopeg, descubrieron los investigadores.
Pero no hay suficiente espacio en el criopeg para contener el agua de deshielo adicional que se introduce por ósmosis, por lo que aumenta la presión. La presión creciente crea grietas en el suelo que se desplazan hacia arriba desde el criopeg hacia la superficie. El gradiente de presión se invierte: el suelo agrietado provoca una caída repentina de la presión en profundidad. Ese cambio de presión daña los hidratos de metano que se encuentran debajo del criopeg, lo que provoca una liberación de gas metano y una explosión física.
El estudio determinó que los preparativos para la explosión pueden durar décadas. Ese cronograma coincide con el aumento del calentamiento climático que comenzó en la década de 1980.
"Puede que se trate de un fenómeno que se produce con muy poca frecuencia", afirmó Morgado. "Pero la cantidad de metano que se está liberando podría tener un impacto bastante importante en el calentamiento global".
Referencia
Ana M. O. Morgado et al, Osmosis Drives Explosions and Methane Release in Siberian Permafrost, Geophysical Research Letters (2024). DOI: 10.1029/2024GL108987