Desde hace varios años se han detectado enormes cráteres en el suelo helado de Siberia. El origen de tan increíbles morfologías se debe a poderosas explosiones de gas metano en el suelo helado. Aquí tratamos de dar una explicación de estos eventos tan peculiares y violentos que ocurren en el permafrost ruso.

Créditos fotográficos de Sylvia Buchholz/Alamy del informe de la BBC

Los cráteres de la península de Yamal y Gydan en Siberia

Desde que se encontró el primer cráter en 2014, los geólogos rusos han localizado 16 más en las penínsulas de Yamal y Gydansk, dos delgados dedos de tierra que se extienden hasta el océano Ártico.

Generalmente comienzan con la acumulación de gas metano en el permafrost. A medida que aumenta la presión en estas acumulaciones de gas, se forma un montículo. Una vez que la presión pasa por un punto crítico que viene definido por la densidad de la capa superior del suelo, una explosión arroja escombros a cientos de metros. Así se forman estos cráteres, que pueden tener entre treinta y cuarenta metros de profundidad y más de cuarenta metros de ancho.

Los gases que causan las explosiones pueden haberse acumulado en su presión actual hace decenas o cientos de miles de años, ya que los componentes orgánicos del permafrost se descompusieron parcialmente, antes de congelarse. Otra posibilidad es que el metano atrapado en las capas más profundas del permafrost en forma cristalina, parecida al hielo, conocida como hidratos de metano, esté volviendo a su estado gaseoso, posiblemente debido a los efectos del calentamiento global.

Estos cráteres de explosión se han limitado principalmente a estas dos penínsulas de Siberia, debido a que estas áreas tienen condiciones únicas: permafrost muy espeso que está altamente saturado con metano que también contiene charcos de agua líquida.

Los científicos rusos dicen que estos cráteres y otros cambios son indicativos del rápido calentamiento y deshielo del Ártico.

¿Qué es el permafrost?

El permafrost, por definición, se refiere al suelo que permanece por debajo de los 0°C durante al menos dos años consecutivos. Más brevemente, podemos definirlo como suelo perennemente criótico. El término criótico, mejor que congelado, que implica la presencia de hielo, sugiere una temperatura del suelo inferior a 0°C. De hecho, el hielo no es necesario para caracterizar el permafrost, que en cambio se define exclusivamente por el estado térmico del suelo. Solo por esta razón, es importante tener en cuenta que el permafrost se descongela, mientras que el hielo se derrite.

Excepto en circunstancias muy especiales, el permafrost no se extiende hasta la superficie del suelo debido a la radiación solar y la temperatura por encima del punto de congelación que descongela la capa superior del suelo durante el verano. Existen excepciones bajo lechos de nieve perenne o glaciares de base fría. La capa superior, que se congela y descongela según la temporada, se llama capa activa.

A cierta profundidad, la temperatura es constante durante todo el año; esta es la profundidad de la “temperatura anual cero”. A partir de ella, la temperatura comienza a aumentar constantemente siguiendo el gradiente geotérmico a razón de 25-30 °C por kilómetro.

Para comprender cómo se comporta la temperatura en el suelo en áreas interesadas en el permafrost, dibujamos el siguiente esquema. El diagrama “Y” explica cómo se comporta la temperatura del suelo desde la superficie hasta la profundidad. Las temperaturas extremas anuales se producen, por supuesto, cerca de la superficie, disminuyendo o aumentando a medida que profundizamos.

Cuando la “Y” se encuentra por primera vez con la isoterma de 0°C en el suelo, justo debajo de la capa activa, encontramos la capa perennemente criótica o capa permafrost. Cuando la “Y” se encuentra por segunda vez con la isoterma de 0°C en el suelo, llegamos a la base del permafrost. A partir de esta profundidad, el suelo es perennemente NO-criótico y está siempre descongelado.

Hay una diferencia bien definida en el comportamiento del suelo en terrenos con o sin permafrost. El término suelo congelado estacionalmente, o más estrictamente suelo criogénico estacional, se utiliza para describir el suelo que experimenta un ciclo estacional de congelación y descongelación.

Cómo el calentamiento global está cambiando el permafrost

El permafrost es un componente clave de la criosfera y ocupa alrededor de una cuarta parte de la superficie de la Tierra en el hemisferio norte. El cambio en el balance energético de la superficie que provoca la degradación del permafrost puede deberse a cambios regionales en el clima, como veranos más largos o cálidos o mayores nevadas invernales que aíslan el suelo de la atmósfera. Otra causa podría ser la deforestación tanto natural como humana, como un incendio forestal.

Si el suelo se calienta por una de estas razones, ¿cómo reacciona el permafrost? Para comprender qué sucede cuando ocurre tal circunstancia, creamos la animación GIF a continuación. Si el suelo se calienta, las temperaturas extremas de la superficie aumentarán. Lo mismo ocurrirá en profundidad. Como consecuencia, el diagrama "Y" se moverá hacia la derecha mientras el permafrost se calienta. Como puede ver fácilmente en el GIF animado, la capa activa se profundizará y el permafrost se volverá más delgado.

En el permafrost siberiano, grandes depósitos de gas metano quedan atrapados en el hielo, formando lo que se llama un hidrato de gas. El metano permanece estable y congelado a ciertas temperaturas, pero a medida que el permafrost se calienta y se descongela su capa superior, puede ser menos capaz de retener la acumulación de gases bajo la superficie, lo que lleva a una liberación en forma de estos cráteres que explotan.

El metano es un poderoso gas de efecto invernadero. De hecho, existe mucha preocupación relacionada con la degradación del permafrost, principalmente porque la retroalimentación positiva masiva relacionada con la liberación de CO₂ y metano en la atmósfera podría eventualmente acelerar el calentamiento global.

Autor: Renato R. Colucci

Publicado en Severe Weather Europe el 10 de septiembre de 2022

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