Risolto il mistero delle enormi voragini esplosive in Siberia: ora sappiamo come si formano
Dal 2014 in Siberia sono iniziate a spuntare nella tundra delle misteriose e gigantesche voragini esplosive, con diametro e profondità che in alcuni casi raggiungono le decine di metri. I fenomeni sono strettamente associati allo strato di ghiaccio perenne nel sottosuolo (permafrost) e al rilascio di metano (CH4), i cui livelli risultano sempre elevati a ridosso dei crateri. Questo gas naturale, uno dei principali composti climalteranti assieme all'anidride carbonica, si forma e accumula nel terreno attraverso la decomposizione di materiale organico da parte di microorganismi che vivono in ambienti privi di ossigeno (anaerobici).
Si ritiene da sempre che le esplosioni nelle fredde penisole russe di Yamal e Gydan siano collegate al cambiamento climatico, che scioglie il ghiaccio permettendo la fuoriuscita del gas in grado di esacerbare la crisi climatica. Tuttavia il solo riscaldamento del permafrost non è sufficiente a spiegare le esplosioni del terreno, talmente violente da scagliare materiale a centinaia di metri dall'epicentro. Ora, grazie a un nuovo studio, gli scienziati hanno finalmente fatto luce sul meccanismo in grado di generare gli affascinanti – ma pericolosi – fenomeni.
A determinare l'origine dei crateri esplosivi in Siberia è stato un team di ricerca internazionale guidato da scienziati dell'Università di Cambridge (Regno Unito), che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi dell'Istituto Andaluso di Scienze della Terra dell'Università di Granada.I ricercatori, coordinati dalla professoressa Ana M. O. Morgado, docente presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biotecnologia dell'ateneo britannico, hanno determinato che a innescare le esplosioni non è una reazione chimica ma un processo fisico. “Ci sono solo due modi in cui si può avere un'esplosione. O si verifica una reazione chimica e si ha un'esplosione, come la dinamite che esplode, oppure si gonfia la ruota della bicicletta finché non esplode: questa è fisica”, ha dichiarato in un comunicato stampa il dottor Julyan Cartwright, geofisico e coature dello studio.
Grazie a indagini approfondite sul suolo della tundra siberiana hanno identificato la “pompa” che metaforicamente gonfia la ruota della bicicletta e determina l'esplosione. Si tratta dell'osmosi, il processo fisico che tende a portare in equilibrio soluzioni con concentrazioni diverse. Il tutto è innescato dal cambiamento climatico e dalle peculiarità del terreno di Yamal e Gydan, caratterizzato da uno strato profondo di permafrost – il ghiaccio perenne – e uno strato soprastante chiamato “strato attivo”, che si congela e scongela periodicamente con il cambio delle stagioni.
Il permafrost delle due penisole è argilloso, ha uno spessore che arriva fino a 300 metri e come spiegato dagli autori dello studio “agisce come una barriera osmotica”, influenzata dagli effetti del cambiamento climatico. Nel permafrost sono presenti strati di acqua di circa 1 metro che non congela a causa della salinità elevata e dalla pressione esercitata dallo strato attivo soprastante: gli scienziati li chiamano criopeg. Sotto di essi ci sono cristalli di metano e acqua chiamati idrati di metano, mantenuti stabili grazie a pressione e temperatura. È proprio il rilascio di metano da questi cristalli a determinare le esplosioni.
In parole semplici, la fusione del ghiaccio catalizzata dall'anomalo aumento delle temperature aumenta la quantità di acqua sopra i criopeg, dove tuttavia non c'è spazio per ospitarla. Ciò altera il processo di osmosi e la pressione, innescando la formazione di crepe che dal criopeg attraversano lo strato attivo fino alla superficie. Tale meccanismo determina un repentino cambiamento di pressione in profondità e la perdita di stabilità degli idrati di metano, con un rilascio altrettanto rapido del gas. È questa la miccia che provoca l'esplosione e la conseguente formazione delle gigantesche voragini.
“Ci sono condizioni molto, molto specifiche che permettono che questo fenomeno accada. Stiamo parlando di uno spazio geologico molto di nicchia”, ha affermato la professoressa Morgado. Possono passare anche decenni prima che il processo porti alla formazione della voragine. Il fenomeno è considerato pericoloso perché può rilasciare enormi quantità di gas metano in atmosfera, che ha un effetto serra molto più potente dell'anidride carbonica, pur resistendo meno. In parole semplici, può peggiorare la già grave crisi climatica in atto portando a un ulteriore aumento delle temperature. I dettagli della ricerca “Osmosis Drives Explosions and Methane Release in Siberian Permafrost” sono stati pubblicati su Geophysical Research Letters.
