Sibérie : pourquoi de mystérieux cratères ont explosé dans le pergélisol arctique russe, selon des scientifiques

CNN
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Il y a dix ans, un mystérieux cratère est apparu dans l’Arctique russe, formant un énorme trou déchiqueté de plusieurs centaines de pieds de large, plongeant dans un abîme d’encre. Il était entouré d’énormes morceaux de terre et de glace, témoignage des forces violentes qui l’ont créé.

Depuis 2014, plus de 20 cratères de ce type ont été a explosé, grêlant le paysage isolé des péninsules de Yamal et de Gydan, au nord-ouest de la Sibérie, dont la plus récente a été découverte en août.

Les cratères ont à la fois intrigué et dérouté les scientifiques, qui ont passé des années à tenter de comprendre comment ils sont entrés en éruption. dans l’existence. Une série d’hypothèses ont émergé, y compris des théories plus farfelues comme une frappe de météore ou même des extraterrestres.

Aujourd’hui, une équipe d’ingénieurs, de physiciens et d’informaticiens affirme avoir trouvé une nouvelle explication. Leurs conclusions, exposées dans un étude publiés le mois dernier, suggèrent qu’il s’agit d’un mélange de changement climatique d’origine humaine et de géologie inhabituelle de la région.

Les scientifiques étaient déjà généralement d’accord sur le fait que les cratères se forment lorsque les gaz piégés sous la toundra – y compris le méthane qui réchauffe la planète – s’accumulent sous terre, provoquant l’apparition d’un monticule à la surface. Lorsque la pression en dessous dépasse la force du sol au-dessus, le monticule explose, crachant des gaz.

Ce qui reste à débattre, ce sont les mécanismes plus spécifiques de la façon dont le la pression monte, et exactement là où le le gaz vient.

L’équipe à l’origine de la nouvelle recherche a décidé d’aborder ces questions comme un travail de détective, a déclaré Ana Morgado, auteur de l’étude et ingénieure chimiste à l’Université de Cambridge.

Ils se sont d’abord demandé si les explosions pouvaient être dues à des réactions chimiques, mais cette hypothèse a été rapidement exclue. « Il n’y a eu aucun rapport sur quoi que ce soit lié à la combustion chimique », a déclaré Morgado.

Cela devait alors être physique, a-t-elle déclaré à CNN, « comme gonfler un pneu ».

Ce que les chercheurs ont découvert tourne autour de la géologie complexe de cette tranche spécifique de Sibérie.

Cela se passe comme ceci : sous le sol se trouve un épais pergélisol – un fouillis de sol, de roches et de sédiments maintenus ensemble par la glace. En dessous se trouve une couche de « méthane hydraté », une forme solide de méthane.

Entre les deux se trouvent des poches inhabituelles, d’environ 3 pieds d’épaisseur, d’eau salée non gelée appelées « cryopegs ».

À mesure que le changement climatique entraîne des températures plus élevées, la couche supérieure du sol fond, provoquant un ruissellement d’eau à travers le pergélisol et dans le cryopeg, s’infiltrant dans cette couche salée, selon la recherche.

Le problème est qu’il n’y a pas assez d’espace pour l’eau supplémentaire, donc le cryopeg gonfle, la pression augmente et le sol se fracture, envoyant des fissures à la surface. Ces fissures provoquent une chute rapide de pression dans les profondeurs, endommageant les hydrates de méthane et provoquant un dégagement explosif de gaz.

Cette danse complexe entre la fonte du pergélisol et le méthane peut durer des décennies avant qu’une explosion ne se produise, selon l’étude.

Le processus « est très spécifique à la région », a déclaré Morgado. Ainsi, même si elle pense que l’énigme a été résolue dans cette partie de l’Arctique, si des cratères explosifs similaires apparaissent dans des endroits de géologie différente, « il pourrait y avoir un autre mystère à résoudre. »

D’autres scientifiques sont moins sûrs que le puzzle soit résolu.

Evgeny Chuvilin, chercheur principal à l’Institut des sciences et technologies de Skolkovo à Moscou, qui a passé des années à étudier les cratères de près, a déclaré que l’idée de l’étude était « nouvelle », mais rejette l’idée qu’elle correspond à la géologie de la région.

Le pergélisol du nord-ouest de la Sibérie est inhabituel en raison de ses quantités très élevées de glace et de méthane, a-t-il déclaré à CNN. Il serait difficile pour l’eau de la couche supérieure du sol de traverser cette couche épaisse et dense de glace pour atteindre les cryopegs profondément sous le sol.

Les conclusions sont « encore trop générales » et ne tiennent pas compte des complexités de la région, a-t-il déclaré à CNN.

Ses propres recherches portent sur l’accumulation de méthane dans les cavités des niveaux supérieurs du pergélisol, avant que la pression ne devienne si élevée qu’elle explose.

Il y a encore beaucoup à faire pour aider à résoudre les mystères du déroulement exact de ce processus, a-t-il déclaré.

Sa prudence est reprise par Lauren Schurmeier, géophysicienne à l’Université d’Hawaï. Elle a déclaré que même si la recherche avait du sens en théorie, il existait encore « de nombreuses sources potentielles de gaz pour ces cratères ».

Morgado a déclaré qu’elle avait confiance dans la théorie, mais « elle peut toujours être enrichie en prenant en compte des facteurs supplémentaires », a-t-elle ajouté.

Ce sur quoi la plupart des scientifiques s’accordent cependant, c’est que le changement climatique joue un rôle et pourrait conduire à une augmentation du nombre de cratères explosifs à l’avenir.

Le réchauffement climatique « affecte la résistance des roches gelées recouvrant la glace souterraine avec des cavités saturées de gaz », a déclaré Chuvilin, ce qui facilite l’explosion du gaz par le bas. À mesure que le changement climatique s’accélère, a-t-il ajouté, il pourrait entraîner une dégradation accrue du pergélisol, de puissantes éruptions de gaz et de nouveaux cratères.

Schurmeier va plus loin. « Le changement climatique est probablement un facteur majeur », a-t-elle déclaré. De nombreux cratères sont apparus après des étés inhabituellement chauds et nous devrions nous attendre à ce qu’ils se multiplient à mesure que l’Arctique se réchauffe, a-t-elle ajouté.

Non seulement les cratères sont affectés par le changement climatique, mais ils contribuent également à cela. Chaque explosion crache du méthane qui était auparavant enfermé, profondément dans la terre, un gaz jusqu’à 80 fois plus efficace pour piéger la chaleur dans l’atmosphère que le dioxyde de carbone à court terme.

Bien que le méthane produit par chaque cratère individuel ne soit pas extrêmement significatif en termes d’impact sur le réchauffement climatique, Schurmeier a déclaré : « ils constituent un signe terrifiant que l’Arctique est en train de changer ».

Les scientifiques continueront à étudier ces phénomènes explosifs, notamment parce qu’une meilleure compréhension de ceux-ci pourrait aider à prédire où ils sont susceptibles d’apparaître ensuite. La plupart se produisent dans des régions isolées, mais on craint qu’elles n’affectent les zones résidentielles ou les opérations pétrolières et gazières de la région.

Les experts surveillent déjà certains des nombreux monticules de la région, a déclaré Vasily Bogoyavlensky, de l’Institut de recherche pétrolière et gazière de l’Académie russe des sciences, qui a étudié les cratères. « Cela ne signifie pas que nous pouvons dire que demain il y aura une nouvelle explosion ici », a-t-il déclaré à CNN, mais cela leur permet de garder un œil sur les domaines les plus critiques.

Pour Morgado, ces cratères sont la preuve que les humains modifient le climat et déstabilisent la Terre de nouvelles manières. « Et c’est très rapide », a-t-elle ajouté, « ce n’est plus des millénaires ; cela se produit dans quelques décennies.