Именно такие наблюдения сделали новосибирские учёные, которые были во второй экспедиции на Ямальский кратер — через год после его открытия. О том, как они продолжат следить за уникальным природным экспериментом и какие новые открытия сделали, читайте в этом материале.

Кратер, взорвавший медиапространство

В начале прошлого года на Ямале, недалеко от Бованенковского месторождения, было обнаружено необычное природное явление, которое представляло собой отверстие в земле внушительных размеров. Это событие активно освещалось средствами массовой информации, специалисты разных областей науки поехали в экспедиции. Одну из них организовал Институт нефтегазовой геологии и геофизики (ИНГГ) им. А. А. Трофимука СО РАН при поддержке Газпрома.

Институт занимался исследованием различных разрушительных экзогенных процессов, оползней, сейсмологических катастроф, но кратер поставил учёных перед новым фактом, который раньше не изучался.

Кратер обнаружили случайно: территория Ямала по сути ненаселённая — больше заселена северными оленями (70 % мирового поголовья). Элементарный сейсмологический контроль этот взрыв зафиксировал, была бы там станция хотя бы в сотне километров. Сейчас единственный способ вести наблюдения на этой территории — дистанционный: делать снимки их Космоса.

— Вблизи этой воронки, которая стала сенсацией, — взорвалась сама и взорвала информационное пространство год назад — много повышенного интереса, — комментирует Игорь Ельцов, доктор технических наук, заместитель директора по науке ИНГГ СО РАН. — Конечно, интерес оправдан. С точки зрения науки — это практически неизученное явление, а, как известно, одна из основных функций науки — разобраться в событиях и явлениях, происходящих в природе, даже редких. На основе этих знаний уже можно делать прогноз. Он необходим, потому что нельзя допустить повторения прорыва: в шести километрах от кратера находится магистраль с газопроводом, в 36 километрах — действующий промысел Бованенковского месторождения. Это явление может нести серьёзную опасность.

Ажиотаж в прессе уменьшился, но специалисты всё это время продолжали наблюдения. Оказывается, впоследствии были найдены аналогичные воронки: три находятся на территории Ямала, одна на Гыданском полуострове и одна на Таймыре. В серьёзных научных изданиях опубликовано уже немало материалов.

Итогом первой экспедиции сотрудников ИНГГ СО РАН стало выдвижение гипотез образования кратера и установление его размера и формы: диаметр по внешнему контуру был около 40 метров, горловина — 28, глубина составляла 34 метра. Воды в нём было порядка 10 метров на момент исследования. Простые расчёты показали, что для выброса такого количества горной породы необходимо количество взрывчатых веществ около 30 тонн в тротиловом эквиваленте.

— Мы предполагали, что за зиму кратер забьётся снегом и через год будет представлять собой озеро, — рассказывает Владимир Оленченко, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории геоэлектрики ИНГГ СО РАН. Мы проанализировали космоснимки высокого разрешения, которые были сделаны до образования воронки: в месте образования кратера располагался бугор пучения (фактически идеальной круглой формы), сделали выводы, что он взорвался. Такие бугры пучения располагаются на месте хасыреев (хасыреи — это ненецкое название урочищ или мест, на которых ранее располагались озёра, те в свою очередь раньше высыхали или же происходил катастрофический спуск воды). Под этими озёрами промерзает так называемый подозёрный талик, в котором формируется область высокого давления, а уже над ним образуются бугры пучения.

Сейчас на основе анализа космоснимков ведутся расчёты, в течение какого времени назревал взрыв. Очевидно, что долго.

Метановые гипотезы

Таким образом учёные описывают одну из основных гипотез образования кратера — внешнюю (экзогенную): она связана ещё и с глобальным потеплением, в процессе которого газовые гидраты разрушаются, освобождая большое количество метана, что в свою очередь приводит к возрастанию давления и взрыву бугров пучения. Вторая гипотеза глубинная (эндогенная): газ мигрирует по разломам из глубины, из залежи, при этом возрастает давление в подозёрном талике.

Они рассматриваются параллельно. Для уточнения второй необходимо провести ещё геохимическую съёмку, чтобы выявить углеводородный состав газов, которые мигрируют к поверхности. И необходимо проанализировать закономерности размещения подобных воронок: располагаются ли другие кратеры над газоносными структурами. Но к какой бы из гипотез больше ни склонялись исследователи, всё равно обе основываются на том, что первопричиной образования кратера является метан.

— В целом нашу цивилизацию в каком-то смысле можно назвать метановой: количество этого газа, которое Земля накопила за всю историю, огромно. Например, того метана, к которому мы все привыкли, — питает наши транспортные системы, отапливает помещения, является даже основой экономического благополучия — по разным оценкам, 200 триллионов кубических метров в виде газа, расположенного в продуктивных пластах, — отмечает Игорь Ельцов.

Но метан присутствует на Земле и в других формах: газовые гидраты при определённых PT-условиях (соотношении давления и температуры) могут существовать в твёрдой фазе, в виде льда, в условиях Земли. Они могут быть захоронены в вечной мерзлоте или же на дне океана и других водоёмах, например, озера Байкал. В виде гидратов метана на планете в миллион раз больше.

— Всё дело в том, что PT-условия, в которых скопились гидраты метана, Земля не соблюдает, — продолжает Игорь Ельцов. — Она преподносит нам сюрпризы, которые в видимой части этого айсберга мы называем глобальным потеплением, но в перспективе это серьёзные изменения температурных условий на нашей планете, в частности на дне океанов и морей и на мерзлотном слое. Это приводит к тому, что газогидраты выходят из стабильного состояния, — примером тому является Ямальский кратер. В последнее десятилетие температурные условия привели к тому, что гидрат метана то там, то там проявляет себя массовым выходом. Конечно, это немного похоже на ядерную реакцию. В одном интервью я провёл параллель с Бермудским треугольником — это подняло мой интернет-рейтинг сильно и неожиданно, но это не сенсация.

Одной из рабочих гипотез существования аномальных явлений в Бермудском треугольнике является массовый выход газа из твёрдого состояния в газообразное, объём которого увеличивается примерно в 150 раз или в 163, если нет примесей. Огромное количество газа, растворённое в воде, резко понижает плотность этой воды, поэтому и тонут корабли.

— Институт системно изучает подобные аномальные явления, поэтому для нас очень важно всё, что связано с поведением метана в его традиционной и нетрадиционной формах. Хочу ещё раз обратить внимание на то, что уже известные воронки, в частности их современное функционирование, напрямую связаны с поведением многолетнемёрзлого слоя, — подчёркивает Игорь Ельцов. — Речь идёт о совместном влиянии поведения слоя вечной мерзлоты и проявлений метана — скорее всего, его газогидратной формой. В науке это явление практически не изучено, поэтому мы отправили экспедицию на Ямальский кратер год назад, которая дала нам первые результаты. Ажиотаж спал, но это не значит, что мы не занимались этим вопросом: готовили интеллектуально (рассмотрели все имеющиеся материалы) и материально — оснастили экспедицию современной аппаратурой, копили деньги, потому что такие экспедиции очень дорогостоящие, а системного финансирования нет.

Опасности вечной мерзлоты

Получается, что потенциально подобные объекты могут исчисляться сотнями: в криолитозоне находится значительная часть российской территории (примерно 65 %).  Однако в основном газогидратные скопления сосредоточены на шельфе северных морей. Количество неглубокозалегающих реликтовых газогидратов на суше существенно меньше. Для прогноза газовых выбросов важно следить за изменением климата, потому что, помимо глобальной составляющей, есть локальная, касающаяся отдельных территорий.

В ИНГГ СО РАН создан электронный термический атлас Сибири, в котором отмечены зоны риска, правда, не все они эквиваленты местам скоплениям газогидратов: обозначаются также участки деградации мерзлоты.

Есть территории, на которых гидраты ведут себя стабильно, поскольку находятся в защищённой температурной зоне. На южном побережье моря Лаптевых, в районе острова Самойловского, температурный запас составляет шесть-семь градусов. Минус девять градусов — состояние слоя, в котором могут находиться газогидраты. Чтобы они начали активно разлагаться, выходить в газообразное состояние, нужна температура около нуля (и это большой запас).

По всему Ямалу, особенно на его южной конечности, такого запаса нет, поэтому важно следить за состоянием многолетнемёрзлой толщи. В пределах территории сейчас происходит активное таяние пластов льда, поскольку последние годы отмечается повышение среднегодовой температуры воздуха. С одной стороны, хорошо, что эти территории слабо населены, но с другой — хуже развита инфраструктура, нет необходимых сейсмологических станций.

Свидетели уникального природного эксперимента

Для продолжения работы в этом направлении нужны средства, потому что даже час на вертолёте в этих условиях стоит около двухсот тысяч рублей, а на заброску экспедиции необходимо шесть-восемь лётных часов. Если к первой экспедиции новосибирские учёные не были полностью информационно подготовленными, то вторая, в этом году, прошла хорошо, под эгидой Российского центра освоения Арктики (Салехард). В ней участвовали: ИНГГ СО РАН, Институт криосферы Земли СО РАН и Московский государственный университет.

— В этом году целью экспедиции было уточнение геолого-геофизического строения территории кратера, оценка изменений его формы, размеров и отбор проб горных пород и льда. Получается, что во второй раз мы уже не брали ничего лишнего, — описывает Владимир Оленченко. — Использовали геофизическое оборудование, частично разработанное в нашем институте. Это была аппаратура для электротомографии, позволяющая заглянуть вглубь до 100—120 метров, и новосибирские разработки электромагнитного зондирования, которое даёт возможность посмотреть глубину уже до 200 метров. Мы провели площадные геофизические исследования на территории для того, чтобы построить трёхмерную модель геологического строения.

За год увеличился внешний диаметр кратера на 5—10 метров и увеличилась глубина воды: на данный момент она составляет 20—25 метров. Дно неровное, поэтому можно говорить о переменной глубине. В результате второй экспедиции учёные убедились, что формирование кратера — это естественные природные процессы, никаких техногенных причин нет. Причём данная проблематика является междисциплинарной.

— Для СО РАН характерно, что люди разных профессий решают совместные задачи. Академгородок для этого хорошо приспособлен: перейдёте дорогу, найдёте институт математики, ядерной физики, цитологии и генетики. Поэтому мы имеем возможность обсуждать всё в кругу специалистов. В ближайшее время я запланировал проведение круглого стола с привлечением специалистов разных направлений, — замечает Игорь Ельцов.

Материалов они привезли много, поэтому сейчас займутся созданием математической модели этих процессов. И ещё один важный вывод, сделанный специалистами, — через год это место сложно будет отличить от обычных озёр, которые широко распространены на Ямале. Потому что кратер постепенно превращается в озеро. Возможно, на планете уже существуют озёра, образованные таким образом. Их поиск и анализ сейчас ведут учёные.

— Действительно, одна из задач — это выявление озёр небольших размеров с аномальной глубиной, — обозначает Владимир Оленченко. — И у нас есть уникальная возможность всё-таки посмотреть, какое это озеро: с аномальной глубиной или в нём образуется ледяная пробка, из-за которой глубина будет составлять всего лишь 2,5 метра, как у большинства озёр. То есть мы сейчас свидетели уникального природного эксперимента.

Ещё одно открытие

Уже есть предположения, что такие озёра были: на многих видны воронки в дне — следы выхода газов. Но нужно разобраться: это газ болотный — так называемый болотный метан — или это разрушающиеся гидраты. В этом году примерно в 200 километрах южнее от Ямальского кратера одним пилотом самолёта малой авиации была обнаружена достаточно крупная воронка под водой, которая образовалась недавно.

А когда участники экспедиции возвращалась домой, во время осмотра местности с вертолёта, недалеко от Ямальского кратера обнаружили ещё один бугор пучения аномальных размеров и формы.

Пока координаты этого объекта держатся в тайне, потому что в любой момент он может взорваться, важно не допустить туда паломничества учёных и псевдоучёных. Сейчас дистанционно будут отслеживаться изменения, происходящие с этим бугром, с помощью космоснимков и облётов на вертолёте.

Фото: Ростислав Нетисов, Владимир Оленченко

Мария Тищенко