In Siberia appaiono nuovi crateri dalle pareti verticali, colpa della combinazione tra permafrost, gas naturale e Climate Change. Fenomeni che già si studiano sul pianeta Cerere, potrebbero aumentare rapidamente nei prossimi anni, minacciando la popolazione e le infrastrutture del nord.

Tra i più colpiti dal cambiamento climatico, c’è l’Artico. Ad accorgersene sono i pochi abitanti locali e gli scienziati che tengono gli occhi fissi sulle terre del nord, ma gli effetti sono ormai evidenti, e i danni sono sempre più gravi.
L’ultima fascia di terraferma prima dell’Artico vero e proprio, é caratterizzata dal permafrost, ovvero terreno congelato. Trattandosi di acqua, anche se allo stato solido, può capitare che fonda e congeli di nuovo, o che, soprattutto negli ultimi anni, fonda e basta. In ogni caso, quando il permafrost fonde, lascia spazio a terra e acqua. In poco tempo la gravità fa il suo lavoro, facendo depositare il suolo sul fondo, e mantenendo l’acqua in superficie. Ecco che si è formato un lago, come sta succedendo proprio ora in chissà quanti futuri nuovi laghi.

A parte una discreta fotogenicità di questi paesaggi nordici costellati dai laghi, ci sono svariati problemi. Il primo è costituito dai batteri metanogeni che, una volta scongelati, riprendono l’attività metabolica e producono metano, andando ad alimentare uno dei feedback positivi del Climate Change. Altri problemi sono a breve termine e vanno ad incidere sulle infrastrutture, che si trovano a poggiare su un terreno non più solido come prima. Di questi fenomeni abbiamo già parlato per The Pitch (Permafrost, il ghiaccio sotto ai piedi).

Estensione del permafrost nelle regioni artiche. © NSIDC – National Snow & Ice Data Center

Recentemente invece, ci si è focalizzati sul monitoraggio dei nuovi laghi. O meglio, della loro formazione. Dal 2014 in poi infatti, sono stati documentati una serie di crateri in Siberia che alla prima occasione vengono colmati d’acqua, andando a confondersi con le migliaia di altri laghi causati da fusione del permafrost. Nel lasso di tempo tra la formazione del cratere e la sua trasformazione in lago, gli scienziati cercano di raccogliere il maggior numero di dati per capire come possano essersi formate queste voragini. 

Potrebbe sembrare un lavoro inutile, visto che avere un lago in più o in meno in quelle immense distese di tundra non causa grossi disagi. Invece, capire come si formano è importante per prevedere dove potrebbero verificarsi altre esplosioni, e proteggere gli abitanti e le numerose infrastrutture di gas e petrolio, che se toccate dalle esplosioni potrebbero generare incendi e gravi danni ambientali, oltre che economici. 

Il cratere di Yamal, uno dei più studiati negli ultimi anni. ©Nature

Come e dove si generano i crateri

L’origine del fenomeno è nei talik, ovvero le porzioni di terreno profondo non congelato. Spesso questi si formano al di sotto dei laghi, o in punti con una particolare composizione chimica del terreno. Quando però un lago si sposta a causa di trasformazioni del permafrost, o si prosciuga, i talik possono ricongelare.

Visto che si parla di acqua, passando da stato liquido a solido, il volume aumenta, e spinge in ogni direzione. In superficie questa spinta forma delle collinette, dette pingo, ma finché si tratta solo di terreno deformato non ci sono i fattori necessari ad innescare esplosioni. Il combustibile è il gas naturale, molto abbondante nella Siberia occidentale, che può rimanere latente per decenni senza mostrare tracce. Quando il gas viene invece pressurizzato a causa dell’aumento di volume del ghiaccio, si comprime, si sposta, prova a fuoriuscire in superficie e alla fine, se non trova vie di uscita, dà il via all’esplosione.

Le verticali pareti del cratere di Yamal. © Corriere.it

Uno dei più studiati è il cratere di Yamal (N 69.970965 E 68.369575), nella penisola di Yamal, Siberia occidentale. Il cratere è quasi un cerchio perfetto visto dal satellite, 20 metri di diametro per 50 metri di altezza, con pareti verticali. 

Sembra terra di nessuno, ma a soli 30 km si trova il giacimento di gas di Bovanenkovo, che potrebbe venire seriamente danneggiato da successive esplosioni. Qui il terreno è ricco di gas, e secondo le analisi fatte sui campioni di terreno, uno dei gas che hanno causato l’esplosione potrebbe essere stato il biossido di carbonio. Congelandosi a partire dagli strati inferiori, il ghiaccio ha spinto verso l’alto il gas, che essendo solubile in acqua è rimasto disciolto nella parte di acqua rimasta liquida. Via via che aumentava il ghiaccio, e quindi la pressione, quella porzione di acqua liquida andava sempre più in pressione, fino ad esplodere. Un meccanismo che, tirato fuori dal contesto siberiano, conosciamo molto bene: il biossido di carbonio, anche detto anidride carbonica (CO2), e l’acqua sono gli stessi ingredienti dell’acqua frizzante (ma anche della Coca Cola), e il terreno sovrastante è come se fosse il tappo della bottiglia.

La penisola di Yamal, con il cratere e, solo a 30 km di distanza, il Bovanenkovo gas field.

Scale diverse

Possiamo espandere sia la scala temporale che quella spaziale. Sulla scala spaziale abbiamo già dei dati: sappiamo che sul pianeta nano Cerere il criovulcanismo è presente, ed è molto simile a quello che sta succedendo in Siberia. In entrambi gli scenari, il fenomeno ha ancora molti lati da indagare, e avere un caso terrestre e uno extraterrestre può aiutare su entrambi i fronti. 
Per studiare il pianeta Cerere era stata inviata la sonda Dawn della Nasa, che ha analizzato i minerali del cratere Occator, tramite uno spettrometro sviluppato in Italia sotto la guida dell’Inaf, trovando prove di un antico oceano globale sotto alla superficie del pianeta.

Il pianeta nano Cerere, su cui il criovulcanismo è studiato già da anni. © NASA

Diverso è il discorso per la scala temporale. Qui abbiamo qualche indizio, ma tutto quello che possiamo fare è cercare di modellare il futuro. Sappiamo che nelle zone artiche e subartiche il gas naturale abbonda, come abbonda il permafrost. Sappiamo anche che con temperature sempre più alte i movimenti del permafrost accelerano, i laghi cambiano, il terreno spesso non ghiaccia neanche più d’inverno, e i batteri metanogeni proliferano e producono metano. 
Con questi ingredienti non è difficile prevedere che fenomeni come il cratere di Yamal saranno sempre più frequenti. La parte difficile sarà invece capire dove potranno formarsi, in modo da ridurre i danni.

Le zone artiche potrebbero riprendere vita con il Climate Change, da un lato con la riapertura della Northern Sea Route e delle rotte polari (La riduzione dei ghiacci polari e la Northern Sea Route), dall’altro con il permafrost che si ritira e sempre più crateri e nuovi laghi che vengono a formarsi.


Bibliografia