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新浪科技讯北京时间12月4日消息，在北极圈的一个偏远半岛上，永久冻土层出现了一些巨大的伤口，某种让科学家担心的事情似乎正在地下爆发。
在一场突然的爆炸之后，地面上留下了一个不规则的凹坑。在凹坑的边缘，是破碎的地面，灰色的冰混杂着永久冻土。植物的根暴露在坑洞边缘，显示出烧焦的痕迹。这一切让我们知道，这个位于西伯利亚北极区中部的坑洞在形成时经历了多么剧烈的过程。
这些坑洞是非常令人震惊的指示器，预示着在更广阔的北极地区正在发生的事情
从空中俯瞰，新鲜暴露的泥土在绿色苔原和周围黑色湖泊的映衬下，显得格外醒目。进一步观察可以发现，圆柱形坑洞内部的土层和岩石几乎是黑色的。当科学家来到洞口的时候，其底部已经形成了一个水池。
叶夫根尼·丘维林（EvgenyChuvilin）便是最早来到这里的地质学家之一，他在俄罗斯莫斯科的斯科尔科沃科学技术研究所工作。在一个困扰他长达六年的谜团中，这个深约50米的坑洞可能最关键的部分之一。自第一个神秘坑洞在亚马尔半岛另一地点被发现以来，这个谜团就一直萦绕在他脑海里。
俄罗斯科学院石油和天然气问题研究所的科学家们在年8月对亚马尔的考察中访问了这个最新发现的巨洞
当时那个坑洞宽约20米，深约52米，是在年由直升机飞行员在其上空发现的，距离亚马尔半岛的博瓦年科沃（Bovanenkovo）气田约42公里。参观过该巨洞的科学家——包括研究西伯利亚永久冻土层已有40多年的地球冰冻圈研究所首席科学家马里亚娜·莱布曼（MarianaLeibman）——把它描述为永久冻土层的一个全新特征。后来对卫星图像的分析显示，这个坑洞（现在被称为GEC-1）形成于年10月9日至11月1日之间的某个时间。
年8月，一个电视摄制组在飞行拍摄时发现了这个最新的巨洞，当时他们正与俄罗斯科学院的一组科学家，以及亚马尔当地政府人员一起进行考察。这一发现使得在亚马尔半岛与邻近的格达半岛上已经发现的巨洞总数达到17个。
但是，究竟是什么原因导致永久冻土上出现这些巨洞，这些巨洞又是如何突然形成的，在很大程度上仍然是一个谜。它们对于北极的未来意味着什么，又将如何影响当地人的生活和工作，这些都是悬而未决的问题。在许多研究北极的科学家看来，巨洞的出现是一个令人不安的迹象，表明地球北部这片寒冷且人烟稀少的土地正在发生一些根本性的变化。
巨洞如何形成？
不过，最近的研究开始为这一现象提供了一些线索。可以确定的是，这些洞的形成并不是永久冻土在地表下融化和移动，从而逐渐下沉的结果；它们的形成来源于爆炸。
“当爆炸发生时，大块的土壤和冰块会被抛离爆炸中心数百米，”叶夫根尼·丘维林说，“我们所看到的是一种巨大的力量，来自于极高的压力。地下的压力为什么会这么高，这仍然是一个谜。”
为了进一步了解巨洞如何形成，科学家们深入到洞中采集样品
叶夫根尼·丘维林所在的俄罗斯科学家团队正在与世界各地的同行合作，他们一直在探索这些巨洞，采集样本并测量数据，希望更深入了解苔原下方的情况。
一些科学家将这些巨洞与冰火山进行了比较。冰火山存在于太阳系的冥王星、土星的卫星土卫六和矮行星谷神星等遥远天体上，不会喷发熔岩，而是喷发由水、氨、甲烷等挥发物组成的冰岩浆。然而，随着越来越多处于不同演变阶段的北极巨洞得到研究，这些巨洞又被称为“气体排放天坑”（gasemissioncrater）。从这一名称中，我们可以得到一些有关它们如何形成的线索。
叶夫根尼·丘维林说：“基于卫星图像的分析表明，在一个原本是冰皋（Pingo）或土堆的地方发生了一场爆炸，形成了一个巨大的坑洞。”。冰皋即冻胀丘，又称冰堆丘，是一类圆顶状的小丘。当一层冻结的地面被下方的流水推挤成堆，而后水流开始冻结，土堆就会膨胀形成冻胀丘。在俄罗斯，这种地貌也被称为“bulgunnyakhs”，源自当地的雅库特语。它们会随着季节的变化而消长。在加拿大发现的一些冻胀丘已经有年的历史了。然而，在北极的大部分地区，这些土堆最终往往会崩塌而不是爆炸。
很明显，西伯利亚西北部的这些土堆很不一样。叶夫根尼·丘维林解释道，它们膨胀得“非常快，能推升到数米高”，然后突然爆炸。而且，它们的推升并不是因为正在冻结的水，而似乎是由地下气体的堆积造成的。
“冻胀丘需要几十年的时间来形成，并且能持续很长一段时间，”研究永久冻土的北极生态学家、美国伍德威尔气候研究中心的北极项目主管苏·娜塔莉（SueNatali）说，“而这些充满气体的土堆则是几年间形成的。”
在年发现的第一个巨洞中，科学家从爆炸的残余物中发现了灌木柳树的年轮。一项针对这些年轮的研究表明，这些植物自20世纪40年代以来就一直在承受压力。研究人员表示，这些压力可能来自于地面的变形。
“然而，有证据表明，气体排放天坑的生命周期可以非常短，从3到5年不等，”俄罗斯莫斯科国立罗蒙诺索夫大学的冰川学家亚历山大·基兹亚科夫（AlexanderKizyakov）说道。有卫星图像显示，年初夏形成的一个名为“SeYkhGEC”的巨洞早在年就开始使地面变形。
会爆炸的土堆
在距离亚马尔半岛不远的喀拉海海底，也发现了类似的与气穴排放有关的凹坑和土丘，在巴伦支海也发现了类似的痕迹。但苏·娜塔莉表示，到目前为止，在北极其他陆地上还没有发现类似的地貌。
在亚马尔半岛和邻近的格达半岛的热溶喀斯特湖中发现了许多坑洞，这张地图显示了7个坑洞的位置
亚马尔半岛和格达半岛的永久冻土很容易形成会爆炸的土堆。“那里的景观有一些独特的特征，”苏·娜塔莉说，“这个区域具有一层很厚的冰，称为平顶冰（tabularice），相当于在永久冻土层上方形成一个覆盖层。这个地方也具有很多被称为湿寒土（cryopeg）的地貌，即未冻结土地被永冻层包围的区域，相当于永冻层夹层。第三个特征是沉积得非常深的天然气和石油储藏。”
埃尔库塔巨洞（Erkutacrater）是叶夫根尼·丘维林最近发现的一个坑洞，宽约20米，得名于其所在的河漫滩。这个坑洞似乎是在一个干涸的牛轭湖上形成的。湖泊消失后，其下方留下了一片未冻结的土地，称为居间不冻层（talik），气体便在这里积聚起来。但叶夫根尼·丘维林也指出，确切的天然气来源在很大程度上仍不清楚。“坑洞研究的关键问题是确定在永久冻土表面下所积聚气体的来源，”他说，“在坑洞出现之后，气体早就消失了。”
追溯这些土堆的演变以及气体如何到达那里，是目前研究的重点。苏·娜塔莉说：“有趣的是，可能有一种我们从未想象过，或以前未知的新型地球化学过程正在发生。”
研究人员勇敢地下降到坑洞内部，发现洞底部聚集的水中具有较高的甲烷含量，这表明甲烷可能正从下面冒出来。一个主流理论认为，这些埋藏在永久冻土层下方深处的甲烷气体找到了某种途径，从冰帽下方未冻结的凹坑中涌起。另一个观点是，在这些未冻结的凹坑中，随着水开始冻结，剩余的水就无法再留住溶解的高浓度二氧化碳，这些气体便开始以气泡冒出。
叶夫根尼·丘维林表示，甲烷和二氧化碳的另一个来源可能是在未冻结土地中蓬勃生长的微生物，它们会分解有机物并释放气体。在一个特别引人注目的坑洞中，研究人员进行了甲烷的同位素分析，结果似乎证实了这一点。但在最近形成的坑洞底部的湖泊中，产甲烷微生物的活性特别低——即使在发现它们的寒冷环境中也是如此。
不过，甲烷也可能从冰体中泄漏出来。气体会被困在永久冻土的水晶体中，形成一种奇怪的冻结物质，称为气体水合物。当气体水合物融化时，气体就被释放出来。
“我们认为可能存在不同的形成机制，这很难用单一的模型来描述，”叶夫根尼·丘维林说，“这在很大程度上取决于环境和景观。”他指出，至少有一个坑洞是在河床上发现的。
不管气体来源是什么，研究人员基本认为，气体会积聚在未冻结的地面凹坑中，将坚实扁平的冰帽向上推5到6米，直到它像疖子一样破裂。一些科学家发现，他们已经被亚马尔巨洞所吸引。“与这些坑洞相关的未知和风险让我着迷，”娜塔莉承认道。
当这些土堆最终爆炸时，景象看起来的确很壮观。充气凹坑上方的泥土和冰，连同未冻结部分的大部分物质，被抛向米之外。这种力量是如此之大，以至于1米宽的土块都会被抛到外面，留下一个带有凸起边缘的大坑，其洞口宽大，下方是较窄的圆柱形巨洞——应该就是未冻结的凹坑。当地的驯鹿牧人报告称，年6月，Myudriyakha河岸边的一个坑洞发生爆炸后，他们看到了火焰和烟雾。在坑洞以南约33公里的Seyakha村，村民称气体持续燃烧了大约90分钟，火焰高达4到5米。
天然气和石油基础设施遍布西伯利亚西北部，博瓦年科沃气田（如图）距离其中最先发现的一个坑洞只有42公里
在这个人口稀少的地区，一场发生在如此接近定居点的爆炸引起了人们的
