Des chercheurs de Skoltech et leurs collègues ont passé plus de deux ans à étudier un cratère de 20 mètres de large et 20 mètres de profondeur dans la péninsule de Yamal, dans le nord de la Russie, qui s'est formé après une libération explosive de gaz. principalement du méthane, du pergélisol. Ils ont pu déduire des modèles de formation potentiels pour le cratère découvert qui ont des implications pour la géocryologie et les études sur le changement climatique. Deux articles présentant les résultats de ce projet, soutenu par Total, ont été publiés (1, 2) dans la revue Géosciences.

Pergélisol, qui représente les deux tiers du territoire russe, est un immense réservoir naturel de méthane, un puissant gaz à effet de serre. Alors que l'Arctique se réchauffe et que le pergélisol se dégrade en raison du changement climatique, les scientifiques craignent que ce méthane ne commence à s'infiltrer dans l'atmosphère en quantités massives, aggraver encore le réchauffement climatique.

À l'heure actuelle, le méthane s'infiltre déjà discrètement du sous-sol dans l'Arctique, mais parfois il fait plus que cela :un cratère géant de 40 mètres de large aux allures d'extraterrestre, surnommé le "Cratère Yamal", a captivé tout le monde en 2014 lorsqu'il a été découvert à seulement 42 kilomètres du champ gazier de Bovanenkovo. Des événements explosifs comme celui-ci produisent des "cicatrices" impressionnantes, mais les scientifiques ne savent toujours pas d'où vient le gaz qui les provoque.

"Les cratères arctiques sont des phénomènes relativement rares qui se produisent principalement dans la toundra éloignée. Le soulèvement dû au gel qui précède un cratère se produit généralement assez rapidement, sur un à deux ans, et cette croissance soudaine est difficile à observer, ainsi presque tous les cratères ont été découverts après que tout soit déjà arrivé. Nous n'avons que des preuves fragmentaires de la part des habitants qui disent avoir entendu un bruit ou vu de la fumée et des flammes. Plus, un cratère se transforme en lac dans un à deux ans, qui est alors difficile à distinguer des lacs thermokarstiques communs dans l'Arctique, " déclare Evgeny Chuvilin du Skoltech Center for Hydrocarbon Recovery, le premier auteur de l'article.

L'équipe Skoltech a décidé d'étudier le cratère d'émission de gaz Erkuta, découvert accidentellement à l'été 2017 dans la plaine inondable de la rivière Erkuta-Yakha sur la péninsule de Yamal par des biologistes intéressés par les sites de nidification des faucons dans la région. Selon le Dr Chuvilin, l'équipe Skoltech a eu la chance d'atteindre le cratère Erkuta, beaucoup moins célèbre, au cours de sa première année, et juste un an avant qu'il ne se transforme lui aussi en lac. Ainsi, c'est probablement la seule équipe au monde qui a pu se pencher sur les origines du cratère Erkuta.

Les chercheurs ont prélevé des échantillons de sol de pergélisol, de la glace au sol et de l'eau du bord du cratère lors d'une visite sur le terrain en décembre 2017 et a effectué des observations de drones six mois plus tard. Ils ont trouvé que le fortement négatif ¹³ C (une mesure du rapport des isotopes stables du carbone ¹³ C à ¹² C) du méthane provenant d'échantillons de glace au sol était caractéristique des hydrocarbures biogènes, encore le rapport du méthane à la quantité totale de ses homologues, éthane et propane, pointait vers une source thermogénique plus profonde.

Sur la base de ces observations, les scientifiques ont construit un modèle pour la formation du cratère, qui a "mûri" dans l'un des lacs asséchés qui s'est formé à partir d'un lac de bras morts, un ancien paléo-canal de la rivière Erkuta-Yakha. Ce lac avait probablement un talik sous le lac - une zone de sols non gelés qui a commencé à geler progressivement après que le lac se soit asséché, accumulant le stress qui a finalement été libéré dans une puissante explosion.

"Cryovolcanisme, comme l'appellent certains chercheurs, est un processus très mal étudié et décrit dans la cryosphère, une explosion impliquant des roches, la glace, l'eau et les gaz qui laissent un cratère. C'est une menace potentielle pour l'activité humaine dans l'Arctique, et nous devons étudier en profondeur comment les gaz, surtout le méthane, sont accumulés dans les couches supérieures du pergélisol et quelles conditions peuvent rendre la situation extrême. Ces émissions de méthane contribuent également à l'augmentation des concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, et le changement climatique lui-même pourrait être un facteur d'augmentation du cryovolcanisme. Mais c'est encore quelque chose qui doit être recherché, ", note Chuvilin.