Протяжённо залегающие слои солёной многолетней мерзлоты, по-видимому, ускоряют трансформацию Арктики в результате изменения климата.

У Бена Джонса (Ben Jones) остались болезненные воспоминания о его первой встрече с многолетней мерзлотой, которая неожиданно оттаяла. В 2018 году Джонс, полярный учёный из Университета Аляски в Фэрбанксе, бурил мёрзлый грунт недалеко от Уткиагвика, крупнейшего города на Северном склоне Аляски, чтобы извлечь керн. «Мы были на глубине около 5,5 метров, только я и ещё один парень, бурили керн, используя подлёдный бур с двухтактным двигателем», — рассказывает он. На такой глубине температура была значительно ниже 0°C, и почва должна была быть твёрдой как скала. Вместо этого бур врезался в вязкую грязь, взбрыкнув при ударе о мягкий слой. «Меня как будто перевернуло, и я повредил спину», — говорит Джонс. «Меня отбуксировали на санях примерно через 10 часов обратно в Уткиагвик».

Обследуя с трудом добытый керн, исследователи обнаружили, что неожиданный слой соли растопил многолетнюю мерзлоту.

Джонс и другие исследователи теперь считают, что такая солёная многолетняя мерзлота является соучастником изменения климата, которое нагревает Арктику в четыре раза быстрее, чем остальную часть планеты, и превращает замёрзшие ландшафты в болотистые топи. Подобно соли, посыпанной на обледеневший тротуар, погребённые слои соли, похоже, ускоряют таяние и, как следствие, масштабную трансформацию ландшафта. «Сейчас кажется, что всё происходит немного быстрее, чем можно было бы ожидать, если предположить, что многолетняя мерзлота тает при 0°C», — говорит Джонс.

В мае он и его коллеги начали исследовательскую работу под названием «Оттепель ниже нуля», чтобы выяснить, насколько широко распространена солёная многолетняя мерзлота и как она ускоряет изменения в Арктике. «Мы пытаемся нарисовать более полную картину этой крайне малоизученной части многолетней мерзлоты», — говорит Джонс. Работа, финансируемая Национальным научным фондом, может помочь исследователям спрогнозировать будущее, поскольку температуры в Арктике, которые уже на 3 °C выше, чем в 1970-х годах, продолжают расти.

Исследователи заметили намёки на эту зарытую соль десятилетия назад. Некоторые рассказывали, как бурили скважину на несколько метров вглубь и открывали фонтан солёной воды при температуре значительно ниже нуля. «В прибрежных районах у нас были фонтаны воды, бьющие надо льдом при -10 °C», — говорит Пол Овердюин (Paul Overduin) из Института Альфреда Вегенера и Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца. Ещё в 1960 году бурильщики скважин близ Коцебу на Аляске заметили, что они прокалывают несколько слоёв соли, говорит Роджер Крил (Roger Creel) из Техасского университета A&M.

Крил утверждает, что объяснение кроется глубоко в истории Земли. Во время последнего тёплого периода между ледниковыми периодами, 115 000 лет назад и более, полярные ледяные щиты растаяли, и уровень моря поднялся на десятки метров. То, что сейчас является арктической прибрежной равниной, было залито солёной водой. Даже после того, как ледяные щиты снова начали расти 110 000 лет назад, моря продолжали продвигаться к арктическим берегам, поскольку гравитационное воздействие льда на океан с лихвой компенсировало потерю воды, запертой в виде льда, согласно моделированию, которое Крил планирует представить на заседании Американского геофизического союза в декабре.

Когда вода наконец отступила, обширные пространства солёных донных отложений подверглись воздействию холодного воздуха и затвердели. Со временем другие отложения погребли соляные слои. По словам Крила, по всему Северному склону эта история означает, что «в любом месте в пределах пары десятков метров от уровня моря [сегодня] должен быть слой солёной многолетней мерзлоты довольно близко к поверхности». В общей сложности, по его словам, от 1000 до 10 000 квадратных километров одной только Аляски могут покоиться на солёном основании, где-то на глубине от нескольких метров до десятков метров под поверхностью.

По мере потепления на Крайнем Севере эти древние основания начинают шевелиться. Джонс стал свидетелем одного признака в 2021 году, когда он и его коллеги обнаружили, что небольшое озеро недалеко от Уткиагвика внезапно стало на полметра глубже. Причиной этого стал соляной слой, который растаял, несмотря на отрицательные температуры, сообщили они в Geophysical Research Letters. По мнению Джонса, тот же процесс, вероятно, ускоряет рост озёр по всей Арктике.

Солёные отложения также могут способствовать загрязнению арктических вод. Таяние многолетней мерзлоты уже приводит к попаданию токсичных металлов, включая железо и мышьяк, из почвы в ручьи, и «очень солёная вода может способствовать растворению этих металлов», – говорит Эллиот Скиерзкан (Elliott Skierszkan), геолог из Карлтонского университета.

Соль грозит незаметно подорвать дома и объекты транспортной и нефтяной инфраструктуры, которые обычно строятся на сваях, закреплённых в многолетней мерзлоте. Слой, который размягчается, когда прилегающая многолетняя мерзлота остаётся твёрдой, «может оказать серьёзное влияние на свайные фундаменты», – говорит Джонс. Кроме того, это может представлять угрозу для поселений, ускоряя отступление близлежащих берегов. По мере таяния морского льда высокие волны обрушиваются на берег, разрушая сушу. Береговая линия Северного Ледовитого океана на Аляске отступает примерно на 18 метров в год, что в три раза превышает исторический средний показатель, говорит Джонс. Он добавляет, что мягкая солёная многолетняя мерзлота может способствовать развитию волн, ослабляя прибрежные обрывы.

В Уткиагвике вековые традиции могут оказаться под угрозой. Каждую весну инупиатские китобойные бригады выходят в море в погоне за гренландскими китами, возвращаясь с тоннами мяса, которое необходимо хранить до летних церемоний. Традиционно мясо хранили в пещерах, вырубленных в многолетней мерзлоте на глубине нескольких метров. Но в последнее время, по словам китобоя Кайяна Харчарека (Qaiyaan Harcharek), подвалы стали менее надёжными. «Многолетняя мерзлота недостаточно холодная». Иногда китовое мясо плесневеет, говорит он, а в некоторых подвалах из некогда промёрзших стен просачивается солёная вода.

В России, по другую сторону Берингова пролива, зарытая соль может кардинально менять ландшафт. За последнее десятилетие на отдалённых полуостровах Ямал и Гыдан образовалось около 20 загадочных кратеров шириной в десятки метров и такой же глубины. Учёные, посетившие новообразованные кратеры, обнаружили метан, но никаких признаков горения не наблюдалось, что говорит о том, что Земля была разрушена силой расширяющегося газа. Многолетняя мерзлота богата метаном, заключённым в молекулах воды в ледяном «газогидрате». Вопрос в том, что побудило его вырваться на поверхность.

Теорий предостаточно, но Ана Моргадо (Ana Morgado) считает, что соль играет свою роль. Инженер-химик из Оксфордского университета и её коллеги смоделировали, как карманы с солёной водой на глубине десятков метров могут способствовать разрушению вышележащей многолетней мерзлоты и высвобождению газа. Их сценарий, изложенный в статье 2024 года в журнале Geophysical Research Letters, выглядит следующим образом: по мере того, как потепление приводит к оттаиванию поверхностно залегающей почвы, талая вода втягивается в линзу солёной воды посредством осмоса. Добавляющаяся жидкость вызывает расширение кармана, создавая давление, достаточно высокое для разрушения многолетней мерзлоты и высвобождения газа. «Затем метан накапливается до тех пор, пока почва больше не может его выдерживать», — говорит Моргадо.

Чтобы выяснить, насколько обширны эти соляные слои, Джонс и его коллеги в проекте «Оттаивание ниже нуля» пересекали Северный склон, измеряя электрические свойства почвы для обнаружения пресной и солёной многолетней мерзлоты и буря керны для наземной проверки этих измерений. В конечном итоге, говорит соруководитель Энди Парсекян (Andy Parsekian) из Университета Вайоминга, команда хочет расширить картирование на регионы с богатой многолетней мерзлотой по всему миру. Но уже сейчас, по его словам, замороженная многолетняя мерзлота «кажется значительно тоньше, чем можно было бы ожидать по измерениям температуры», по-видимому, из-за соли.

В Уткьягвике Харчарек признаёт опасения по поводу жизни на этих нестабильных соляных горизонтах. Но он говорит, что главная угроза для Арктики и для образа жизни его народа — не соль, а резкое потепление, которое сократило зиму более чем на месяц и усилило ливни. «Всё ускорилось». Соль неподвластна человеку.

Климат, возможно, всё ещё под его контролем.

 

Ссылка: https://www.science.org/content/article/even-subzero-parts-arctic-are-thawing-ancient-salt-culprit