Científicos de Cambridge plantean una nueva teoría que explicaría cómo se originaron los cráteres avistados por primera vez en la península de Yamal, en Siberia, en 2014, conocidos como los “agujeros del fin del mundo”.
Estos misteriosos hoyos cilíndricos en el permafrost, el suelo siempre helado, fueron causados por cambios de presión impulsados por el cambio climático que liberaron de forma explosiva metano congelado bajo tierra, según el nuevo estudio publicado en Geophysical Research Letters.
La geología inusual de la región, junto con el calentamiento climático, inició un proceso que llevó a la liberación de gas metano de los hidratos de metano en el permafrost.
“Hay condiciones muy, muy específicas que permiten que ocurra este fenómeno”, dijo Ana Morgado, ingeniera química de la Universidad de Cambridge y una de las autoras del estudio.
Los “agujeros del fin del mundo”
La península de Yamal es una masa de tierra baja que se adentra en el mar de Kara desde el centro-norte de Rusia. En 2014, se informó de la aparición repentina de un cráter de aproximadamente 70 metros de diámetro en su punto más ancho en el permafrost. Durante la década siguiente, se han encontrado otros cráteres tanto en la península de Yamal como en la cercana península de Gydan.
En los últimos 10 años han surgido muchas explicaciones para los cráteres, que atribuyen las explosiones a una acumulación de gas metano bajo tierra debido al derretimiento del permafrost, o a la proximidad de los cráteres a las reservas de gas natural.
Pero los autores descubrieron que el calentamiento del permafrost por sí solo no sería suficiente para causar una explosión. La nueva explicación dice que el calentamiento de la superficie conduce a un cambio rápido de presión en las profundidades subterráneas, lo que provoca la liberación de gas metano explosivo.
“Sabíamos que algo estaba causando la descomposición de la capa de hidrato de metano”, dijo Morgado. “Es un poco como un trabajo de detectives”.
Los investigadores resolvieron el rompecabezas desde abajo hacia arriba, considerando primero una pregunta básica: ¿Las explosiones fueron causadas por procesos físicos o químicos?
¿Física o química?
“Sólo hay dos formas de que se produzca una explosión”, afirma Julyan Cartwright, geofísico del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España y uno de los autores del estudio. “O se produce una reacción química y se produce una explosión, como si fuera dinamita, o bien se infla el neumático de la bicicleta hasta que explota; eso es física“.
En este caso, afirma, no había pruebas de que las explosiones fueran causadas por reacciones químicas, por lo que deben haber tenido una fuente física. “Y entonces hay que pensar, ¿cuál es la bomba que infla el neumático de la bicicleta?”, afirma.
Los autores afirman que la bomba era la ósmosis, que es la forma en que se mueve un fluido para igualar la concentración de sustancias disueltas en él. El agua salada es un ejemplo clásico. Si existe una barrera que permite el paso del agua, pero no de la sal, puede acumularse presión en el lado salado a medida que el agua fluye hacia él.
El permafrost arcilloso y espeso de la península de Yamal actúa como una barrera osmótica, y el calentamiento lo está cambiando. Esta capa de entre 180 y 300 metros de espesor permanece congelada de forma permanente durante todo el año. Una “capa activa” de tierra vegetal que se encuentra por encima se descongela y se vuelve a congelar estacionalmente.
Dispersas por toda la tundra y encajonadas dentro del permafrost se encuentran capas inusuales de un metro de espesor de agua no congelada y de alta salinidad llamadas criopegs, que se mantienen líquidas por una combinación de presión y salinidad. Debajo de los criopegs se encuentra una capa de sólidos de metano y agua cristalizados, llamados hidratos de metano, que se mantienen estables por la alta presión y la baja temperatura.
Pero las temperaturas más cálidas están desestabilizando estas capas. El cambio climático ha hecho que la capa activa se derrita y se expanda hacia abajo hasta que alcanza el criopeg, liberando agua que viaja a través de la presión osmótica hacia el criopeg, descubrieron los investigadores.
Pero no hay suficiente espacio en el criopeg para contener el agua de deshielo adicional forzada por la ósmosis, por lo que aumenta la presión. La presión creciente crea grietas en el suelo que se desplazan hacia arriba desde el criopeg hacia la superficie. Luego, el gradiente de presión se invierte: el suelo agrietado provoca una caída repentina de la presión en profundidad. Ese cambio de presión daña los hidratos de metano debajo del criopeg, lo que provoca una liberación de gas metano y una explosión física.
El estudio descubrió que el período previo a la explosión puede durar décadas. Esa línea de tiempo se alinea con el aumento del calentamiento climático a partir de la década de 1980.
La nueva explicación depende de cómo interactúan el calentamiento climático y la geología de la región para crear las explosiones, que son exclusivas de la península de Yamal.
“Este podría ser un fenómeno que ocurre con muy poca frecuencia”, dijo Morgado. “Pero la cantidad de metano que se está liberando podría tener un impacto bastante grande en el calentamiento global”.