Как замерзала вечность

Представьте себе землю, которая не оттаивает тысячи лет. Это не декорация к фантастическому фильму, а реальность, известная как вечная мерзлота. Она хранит в себе тайны прошлого и оказывает огромное влияние на нашу планету. РИА Новости вместе с учеными и экспертами «Газпром нефти» разобралось, как формировалась вечная мерзлота, и что делает мир, чтобы ее сохранить.

Вечной мерзлотой («Вечной» ее прозвали в народе, научное название — «многолетняя мерзлота») называют слой почвы, горных пород и льда, который остается в замерзшем состоянии как минимум три года подряд, а зачастую — и тысячелетиями.

Летом верхний слой мерзлых грунтов оттаивает, но метром — двумя ниже всегда отрицательная температура. Мерзлота сохраняет все как в мощнейшем холодильнике: останки древних животных, семена растений, микроорганизмы и залежи полезных ископаемых — от угля до золота и алмазов.

Есть много гипотез о том, как сформировалась вечная мерзлота. Одни ученые считают, что из-за влияния солнца, другие — из-за изменения уровня углекислого газа в океанах. То, что известно точно — в зоне вечной мерзлоты холодно в любое время года.

Мерзлота образовалась на Земле из-за ледниковых периодов. За последние 3 млн лет их было около пятидесяти — каждый длился около 80-100 тыс. лет, сменяясь 
на 15-20 тыс. лет относительно теплым промежутком. Сейчас мы как раз живем в одном из «тёплых» 
периодов — в эпохе голоцена (Голоцен — это послеледниковая геологическая эпоха, которая 
началась 11 700 лет назад).

Мерзлота то появлялась, то исчезала в течение последних 2,5 миллионов лет, когда периоды охлаждения Земли сменялись потеплением. Например, в мезозойскую эру (Мезозой — геологическая эра, которая продолжалась от 251,92 млн лет назад до 66 млн лет назад) было тепло — на Земле водились динозавры.

Когда ледяные покровы отступили, на территории современной Сибири заметно похолодало. Так сформировался ландшафт холодной «саванны». Первыми выжившими, адаптировавшимися к холоду, стали огромные животные. У мамонта, например, стала толще кожа, и длиннее шерсть.

На Земле продолжают происходить ледниковые периоды. В Сибири появляются люди, которые учатся выживать в холода. Сначала они обитают только в южной части, потом осваивают и Западную Сибирь. В межледниковые периоды возникают природные «ловушки», в которые попадают животные. А мумифицированные останки сохраняются до наших дней и их находят ученые.

● Вечная мерзлота покрывает

24% планеты

65% территории России

● Мерзлота присутствует в 28 регионах, на ней построено множество городов, таких как Якутск, Норильск и Воркута.

● Мерзлота бывает горная и равнинная. В 2009 году мерзлые грунты обнаружили на Килиманджаро — на высоте около 4700 метров.

● Толщина вечной мерзлоты доходит до 1500 метров — это почти в два раза превосходит самый высокий небоскреб в мире.

● 15 млн человек проживают в зоне вечной мерзлоты — это сравнимо с населением Москвы

Здесь находится центр «Газпром нефти», отвечающий за изучение вечной мерзлоты и сопровождение проектов в криолитозоне (Криолитозона — это верхний слой земной коры, где горные породы и почвы имеют отрицательную температуру и в них может присутствовать подземный лёд).

В регионах «вечного холода» кипит жизнь: здесь строятся города, работают предприятия, а миллионы людей называют север своим домом. Чтобы эти места оставались надёжными и безопасными, «Газпром нефть» внедряет эффективные решения для сохранения стабильности мерзлых грунтов и устойчивого развития территорий

Инфраструктура. Таяние грунта влияет на фундаменты сооружений, расположенных в зоне вечной мерзлоты.

Растительный мир. Лесные ландшафты меняются: деревья адаптируются к новым условиям и меняют наклон. Со временем такой лес может погибнуть.

Животный мир. Трансформация растительного покрова влияет на кормовую базу животных и пути их миграции.

Термокарстовые озера. Потепление почвы приводит к таянию вечной мерзлоты и образованию термокарстовых озер, которые являются значимыми источниками парниковых газов.

Тайны прошлого. Вечная мерзлота хранит следы всего, что когда-либо существовало на Земле (в том числе вирусы и древние микроорганизмы). Не все оттаявшие находки безопасны для человека.

Зона вечной мерзлоты — это машина времени. Хотите узнать, как выглядел мир сотни тысяч лет назад? В России сохранились такие уголки — на территории современной Якутии, в районах северных рек Лена, Яна и Вилюй, где можно погулять среди лишайников, мха и карликовых деревьев, а также встретить некоторых предков современных животных.

Вечная мерзлота на самом деле не вечная. Она может таять от повышения температуры, как и лед. Задача человечества — сохранить это природное явление. Расскажем, что люди для этого делают.

В России создана сеть наблюдательных станций за вечной мерзлотой, оборудованная измерительными приборами и датчиками. Она предполагает создание 140 наблюдательных пунктов с глубиной скважин до 30 метров. Эта сеть позволит регулярно собирать данные о состоянии мерзлоты для оценки рисков и прогнозирования изменений климата.

В Якутии создан уникальный научный заказник и экспериментальный проект, который занимает площадь около 20 квадратных километров. В парке обитают северные олени, бизоны, овцебыки и зубры. Они вытаптывают растительность и снег, что снижает изоляционные свойства почвы и позволяет холоду проникать глубже, охлаждая и стабилизируя вечную мерзлоту.

Благодаря воздействию животных на снежный покров и почву, парк служит живой лабораторией по поиску решений для защиты вечной мерзлоты в условиях изменения климата. Результаты научных исследований на территории парка используются для разработки стратегий сохранения мерзлоты в других регионах Арктики.

В последние годы изучение вечной мерзлоты в России вышло на новый уровень — теперь этим вопросом занимается не только наука, но и промышленность. Например, «Газпром нефть» открыла в Тюмени специализированный центр по обустройству и эксплуатации объектов в криолитозоне.

Эксперты центра разрабатывают инновационные методы строительства и эксплуатации объектов, учитывая особенности мерзлых грунтов. Кроме того, компания занимается разработкой цифровых моделей, которые позволяют прогнозировать состояние мерзлоты вплоть до 2050 года.

Вечная мерзлота — это не только уникальный природный феномен, она скрывает в недрах земли много полезных ископаемых: от угля и руд до нефти и газа. Особенно богаты углеводородами арктические регионы, территории Западной и Восточной Сибири, где сосредоточены крупнейшие месторождения. Нефтяники, которые в условиях мерзлоты работают десятилетиями, накопили колоссальный опыт и знают, как строить и добывать нефть в промерзшей земле, а также занимаются мониторингом грунтов и прогнозированием изменений. Заглянем вглубь вечной мерзлоты!

Многие технологии, которые используют нефтяники, помогают строить города на Крайнем Севере. Например, чтобы дома не проседали и не разрушались из-за вечной мерзлоты, их строят на специальных свайных опорах, используют теплоизоляционные материалы и делают проветриваемые подполья. Это предохраняет мерзлоту от оттаивания в теплый сезон.

Для поддержания отрицательной температуры грунта вокруг фундаментов и скважин размещаются термостабилизаторы — это специальные устройства с хладагентом. Они охлаждают почву, предотвращают оттаивание мерзлоты и сохраняют устойчивость грунта, а термодатчики, расположенные на разной глубине, позволяют следить за состоянием земли в реальном времени.

Ниже 10 метров вечная мерзлота – плотный замёрзший грунт. Современные технологии позволяют добывать нефть на глубине в несколько тысяч метров. Чтобы сохранить мерзлоту нетронутой, нефтяники на буровые колонны надевают «шубы» из специальных теплоизолирующих материалов.

Технологии для работы с нестабильными и сложными грунтами используются и за пределами зоны вечной мерзлоты. Например, при строительстве «Лахта центра» в Санкт-Петербурге применялись глубокие сваи и технологии для защиты фундамента. Также для небоскрёба была внедрена система мониторинга за состоянием фундаментов и конструкций, схожая с той, что применяется в зданиях и сооружениях в зоне вечной мерзлоты.

Расскажите о вечной мерзлоте своим друзьям!