西伯利亚神秘“爆炸坑”之谜揭晓

在西伯利亚西部的亚马尔半岛和盖丹半岛地表散布着巨大的坑洞，看上去仿佛地球自身炸出了一个个深洞。这些被称为“气体喷发坑”（GEC）的现象，自2014年被首次发现以来，其成因一直是个谜。不过，科学家们现在认为他们找到了幕后原因。

这些特别的喷发坑是岩石圆柱体，最深可达164米，宽度则可达30米。自2014年以来，已记录下8处这样的大坑，每一个都因其规模和地质特征而让当地居民和科学家震惊。奥斯陆大学携手俄罗斯同行，通过新研究提出，形成这些坑洞的力量不仅来自表层冻土的消融（如著名的“地狱之门”Batagaika大坑），而且关键在于深层甲烷和热量从地下猛烈向上推动。

研究团队梳理了所有关于GEC成因的主要假说。部分观点认为，变暖的冻土导致盐水液囊（cryopeg）膨胀，在地下形成空腔或气体间隙，也有说法认为是富含气体的地下冰块或甲烷水合物（仅在低温高压下稳定的冰与甲烷混合物）分解惹的祸。但奇怪的是，这类坑洞仅见于西伯利亚西部，如果仅仅是浅层过程引发的爆炸，北极全域都该有类似现象。

新研究转而将重点放在物理机制上。科学家们假设，冻土表层像是加压瓶里的重塞子，通过模拟调整冻土“塞子”厚度和下方气腔大小，计算形成这些巨大爆炸所需的压力。他们发现，仅靠浅层的小型气腔，其漏气和能量损耗极快，根本无法造成那么猛烈的喷发。

因此，研究者认为，真正驱动这些坑洞形成的，是更深层、更大的甲烷气体腔体自地下压力推动穿透冻土表面。

亚马尔和盖丹半岛下方蕴藏着丰富的天然气储量，岩层中错布着断层。科学家解释，这些断层为深层天然气和热量上升提供了通道。断层如果与湖泊和河流交汇，局部地下会存在常年不冻的土壤（talik），削弱了冻土结构。当这些薄弱点下方气体压力积聚到临界值时，坚硬的冻土盖便会骤然破裂，形成接近垂直的通道，不久后坑洞被冰水填满，几年后就会演变成冻原湖。这意味着，类似坑洞很可能还隐藏在西伯利亚平原的各处。

这项发现还重新定义了气候变暖的作用。气温升高并不是通过直接融化浅层冻土制造大爆炸，而是让湖泊和融化带增多、断层沿线的冻土变得更薄弱。真正的爆发能量仍然来自更深处的甲烷和地热。而由于甲烷是强效温室气体，每形成一个坑洞，都会将大量甲烷释放至大气中。

科学家由此认为，这可能形成一个反馈回路：甲烷释放加剧全球变暖，使更多冻土消融，为新一轮喷发坑的形成提供条件。

这项研究在建模能力上超越了此前2024年关于浅层冻土、盐水层和甲烷水合物导致压力积聚的分析。虽然这些浅层过程可造成一定压力，但最新研究显示，远不足以解释深坑和被喷射数百米远的岩石等现象。新证据更支持深层天然气随断层上升为主动力，气候变化只是间接影响者，而非主因。

研究团队总结：“目前最靠谱的模型是，地下产生和聚集的天然气储存在冻土下方，同时气候变暖等因素导致覆盖层局部变薄和变弱。这与本地丰富的天然气储量及地球物理探测数据吻合。理论上，只要具备深层天然气资源并有连续冻土覆盖，GEC现象也有可能出现在世界其他地方。”

该成果发布于《Science of the Total Environment》期刊。