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西伯利亚莫名出现的大坑，是地球挤青春痘留下的痘印吗？

2020-12-03 12:03

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

原创 SME SME科技故事收录于话题#地理2#爆炸3

来源 BBC

作者 Richard Gray

翻译 SME科技故事

你会不会好奇，地球上那些莫名其妙的巨坑是怎么出现的？

在地球北部的一座亚马尔半岛附近，短短6年间就已经发现了17个巨大的神秘深洞，大部分洞口宽约20m，深达50米左右，从高空中看，就像是被挖走了一块西瓜肉一样。

这些巨坑是怎么形成的？我们知道，在气温很低的地区，都会有永冻层。永冻层即是经过持续多年被冰冻的石层，一般分为上下两层，上层在每年炎热季节都会被融化，春暖花开，冬季就冻结，这一层也被称为活动层，而下层由于常年处于冰冻的状态，所以也叫永冻层。

这也意味着，冻土内的组成不会被轻易改变。越是在高纬地区，永冻层就越厚。在北极，永久冻土能达千米以上。而现在，巨坑的出现正暗示了北部地区的变化。

虽然到目前为止，究竟是什么导致了永冻土中巨坑的出现仍然是一个谜，但我们仍可以从一些研究中得到线索。

通过对这些巨坑进行采样分析，科学家认为坑中的成分，是来自遥远的冥王星，土星的卫星泰坦和矮行星谷神星上。因此，这些坑也被称作“气体排放陨石坑”，这些洞并不是因为永冻土融化，而是由爆炸形成的，某一场未知的爆炸将大地和冰块甩出，大量的土壤和冰块被抛向空中数百米，在地面留下深深的圆柱形空隙。

导致这场爆炸的，极有可能是由于地面变形导致的。

在地球的西南部，有一种被称为平戈斯（Pingos）的圆顶形山丘地貌，当一层冻结的地面被水推到上面，水就会在地面下方开始冻结，结成冰后，它就会膨胀成一个小土堆，并会随着季节的变化而起落。

平戈斯（Pingos）

这种类似小土堆的地面变形问题，到了地球北部，往往就会以坍塌结束。要形成爆炸，还是要有条件的，例如：在永冻土层和活动层之间，要有一层很厚的冰，形成一种夹层，又或是地下拥有天然气和石油储藏。这些气体，也是决定爆炸的主要因素。

在巨坑底部的水中，研究人员发现了大量的甲烷，这说明气体有可能是从地下冒出来的。关于甲烷的来源，大部分人都认为，是由于永冻层上的水开始结冰，无法完全溶解水中的二氧化碳，才会有多余的气体流出。

也有人认为，气体的来源是诞生自未结冰前水中的微生物，它们可以分解有机物质并释放出气体，但这种解释并非适用于每一个坑中，因为在某些深洞内，产甲烷的生物活性太低。

不过，甲烷也可能和冰结合，形成一种奇怪的气体水合物（如下图），这时候，冰也能被燃烧，并且随着冰的融化，气体也会被释放出来。

各种各样的解释，虽然不同的巨坑，可能存在不同的形成机制，但很大程度上还是取决于环境。无论如何，大部分观点都认为是由于气体积聚在未冻结的地面中，将冰层向上推5-6m，直到像水管一样破裂。

目前，我们还很难知道这种因爆炸出现巨坑的现象是常见还是极少数情况。因为大多数巨坑在出现后，又很快的消失了，有的坑因为靠近河流，在短短几天里就有可能被水淹没，与成千上万的其他圆形小湖泊几乎没有区别。也许某天我们会发现，一些原本我们以为的圆形湖泊，原来就是气体爆炸而产生的巨坑呢？

研究它们形成的过程，不仅仅是简单的好奇心，而是人们越来越担心，这些巨坑的形成与北极气候变化有巨大的联系。

目前，北极的地表温度正以全球平均水平的两倍升温，在夏季更增加了永冻土的融化量。这不仅极容易导致融化塌陷，更由于被困在永冻层中的是大量碳，当融化后，它们可以释放出更多的甲烷和二氧化碳，从而推动更剧烈的全球变暖。

一路追溯这些土堆的演化以及气体是如何到达那里，未来也许还会发现一些我们从未想过的地球化学过程。

不过，科学不就是为了被推翻而存在的嘛。

原文链接：

https://www.bbc.com/future/article/20201130-climate-change-the-mystery-of-siberias-explosive-craters