Geologai jau seniai siūlo atsisakyti termino „amžinasis įšalas“ ir keisti į „daugiametis įšalas“, nes prieš 3 mln. metų amžinojo įšalo, galima sakyti, nebuvo. Jis susiformavo pleistoceno epochoje, kuri prasidėjo prieš 2,6 mln. metų ir kurią galima pavadinti besikartojančių ledynmečių laikotarpiu.
Rekordas
Ne tik mes Lietuvoje kalbėjome apie neeilinę 2019–2020 m. žiemą, tokią šiltą, kad net patys seniausi šalies gyventojai nieko panašaus nepamena. Sibiras irgi nepamena tokios šiltos žiemos, kai sausio mėnesį daugelyje jo teritorijų vidutinė temperatūra buvo net keliais laipsniais aukštesnė nei daugiametė. Birželis irgi driokstelėjo – Jakutijos mieste Verchojanske, esančiame į šiaurę nuo poliarinio rato, užfiksuota 38 ºC šiluma. Tai visų laikų Arktikos karščio rekordas. Tad nieko nuostabaus, kad ir šiemet Sibire kilo milžiniški miškų gaisrai, o miestus užtvindė dūmai. Tačiau vienas iš daugiausiai baimės keliančių dalykų yra amžinojo įšalo tirpimas. Nerimo daugiau ir dėl to, kad Šiaurės pusrutulyje klimato šiltėjimas lenkia visas prognozes, o poliarinio rato viduje jo tempai dar greitesni. Tyrimai rodo, kad Arktyje klimatas keičiasi apie 3 kartus greičiau nei pasaulinis vidurkis, o artėjant Šiaurės poliaus link, klimato kaita 4 kartus greitesnė.
Kur tai ir kaip giliai?
Amžinasis įšalas užima labai didelę teritoriją. Ketvirtis planetos sausumos yra amžinasis įšalas. Tai – 35 mln. km². Atmetus Antarktidą, didžiausia dalis – 10,7 mln. km² – yra Rusijoje (apie 60 proc. Rusijos teritorijos yra amžinojo įšalo zonoje), 7,2 mln. – Šiaurės Amerikoje.
Amžinasis įšalas yra ne tik aplink ašigalius – jo zonų aptiksime ir aukštai kalnuose. Visuose planetos kalnuose amžinojo įšalo zona apima apie 3,5 mln. km².
Kalbant apie gylį, tai viskas priklauso nuo to, kada susiformavo amžinojo įšalo zona ir kaip ilgai ji išsilaikė. Jei zonos amžius 3 500 metų, tai įšalo gylis bus apie 200 m, jei amžius 35 000 metai, tai gylis bus dvigubai didesnis, jei amžius 700 000 metų, gylis bus apie 650 m. Šiaurės Amerikoje didžiausias įšalo gylis – 700 m. Sibire jis kur kas gilesnis: rekordinis įšalo gylis yra 1 370 m. Jis aptiktas Jakutijoje.
Taigi amžinasis įšalas yra milžiniškas šaldytuvas, kuris ilgą laiką puikiai veikė. Dabar šiek tiek stringa, bet jo geidimai jau gerai matomi.
Epidemija Jamale
Jamalas – 700 km ilgio ir 240 km pločio pusiasalis Vakarų Sibire. Vidutinė sausio temperatūra – apie –25 °C, o liepą – apie +5 °C. Šioje amžinojo įšalo zonoje 2016 m. netikėtai išplito juodligė – krito 2,5 tūkst. elnių, juodligės užkratą „pasigavo“ 20 vietinių nencų, dauguma jų – elnių ganytojai), 90 žmonių buvo paguldyti į ligoninę, 160 evakuota, vienas vaikas mirė.
Iš pradžių buvo tyla. Jokios informacijos. Atseit elniai gaišta nuo karščio, nes 2016 m. vasarą Jamale oras sušilo iki 35 °C. Bet vėliau, kai paaiškėjo, kad tai – juodligė, buvo nuspręsta paskersti 250 tūkst. elnių, kad būtų sustabdytas tolesnis juodligės plitimas. Reikia pasakyti, kad Jamale gyvenančių elnių banda yra viena didžiausių pasaulyje – apie 700 tūkst. galvijų, populiacija viena tankiausių.
Iš kur atsirado juodligė, kuri Jamale paskutinį kartą siautėjo daugiau nei prieš 70 metų? Juk mokslininkai, tyrinėję Jamalo dirvą, ilgą laiką nebuvo aptikę juodligės bakterijų, todėl 2007 m. buvo atšauktas privalomas skiepijimas nuo juodligės.
Viskas klostėsi taip: 2016 m. liepos pabaigoje Jamale temperatūra šoktelėjo net iki 35 °C, ko tuose kraštuose niekada nebūdavo. Amžinojo įšalo srityje pradėjo tirpti ne tik viršutinis dirvožemio sluoksnis, bet ir giliau esantys įšalo sluoksniai. Atsivėrė tai, kas esant normalioms sąlygoms neturėjo atsiverti – prieš 70 metų kritusio elnio ragai, ant kurių buvo užkratas – juodligę sukeliantis stambus mikrobas Bacillus anthracis. Tiek ir tereikėjo, kad prasidėtų grandininė reakcija.
Elniai Jamale – visas gyvenimas: maistas, rūbas, transportas, būstas ir uždarbis. Ir ne tik Jamale, bet ir visoje Šiaurėje, tad imta baimintis, kad juodligės epidemija iš Jamalo pasklis ir į kitas teritorijas, užkrės ten gyvenančius elnius. Tačiau taip nenutiko – kelių, vedančių iš Jamalo pusiasalio, galima sakyti, nėra, vos vienas kitas, ir visi jie buvo blokuoti. Vietiniai elnių augintojai su išoriniu pasauliu paprastai bendrauja du kartus per metus, kai parduoda elnius. Tad, laimei, epidemija natūraliai „užsidarė“ Jamale ir neišplito. Bet scenarijus galėjo būti visiškai kitoks, jei epidemija būtų kilusi ne uždarame pusiasalyje, o visiškai atviroje teritorijoje, kurios fiziškai uždaryti neįmanoma.
Norilsko avarija
Amžinojo įšalo teritorijose pastatyta daug įvairių objektų. Vamzdynai ir jų atramos, tiltai ir jų poliai, pastatai ir jų pamatai. Šių metų gegužės 29 dieną Vakarų Sibire, Krasnojarsko krašto mieste Norilske, į aplinką ištekėjo apie 21 000 tonų šiluminei elektrinei skirto dyzelino. Priežastis – dėl amžinojo įšalo tirpsmo žemyn smuktelėjo kuro rezervuaro betoniniai pamatai (amžinojo įšalo zonoje pamatai yra poliai). Viskas įvyko per kelias minutes, dyzelinas išsiliejo 180 tūkst. m² plote, 6 000 tonų dyzelino išsiliejo ant grunto, 15 000 tonų pateko į Ambarnaja upę, kuri jį nešė į Piasino ežerą. Upėje buvo statomos užtvaros, tačiau didelė dyzelino dalis, tekėdama dugnu, išvengė užtvarų ir pasiekė Piasino ežerą, o vėliau Piasino upe ir Arkties vandenyno Karos jūrą. Po avarijos praėjus keturioms dienoms Ambarnajos upėje kenksmingų medžiagų koncentracija buvo 10 tūkst. kartų didesnė už normą. Ekologai teigia, kad nuotraukos, kuriose užfiksuota užkardomis apsupta dyzelino dėmė, nieko nepasako apie situacijos suvaldymą, nes dyzelinas kur kas kenksmingesnė medžiaga nei nafta, o kenksmingiausių jo junginių – aromatinių angliavandenilių (benzeno, tolueno ir kt.) – užtvaros nesulaikė. Be to, buvo pasirodžiusi informacija apie tai, kad realūs katastrofos padariniai nėra žinomi, nes Piasino ežero vanduo nebuvo pakankamai ištirtas.
Šią avariją lydėjo informacinis chaosas, tad kurį laiką buvo sunku suvokti, kas vyksta. Viena vertus, skambėjo žinios, kad avarijos padariniai sėkmingai likviduojami, antra vertus, sklido informacija, kad per savaitę pavyko surinkti tik 2 proc. išsiliejusio dyzelino. Aišku viena: Norilsko avarija – vienas stambiausių naftos produktų išsiliejimų Arkties zonoje per visą žmonijos istoriją, valymo darbai truks mėnesius, o pasekmes to regiono aplinka jaus ir po dešimties metų.
Nors pagrindiniu šios avarijos kaltininku įvardijamas amžinojo įšalo tirpsmas, tačiau avarijos galėjo ir nebūti, jei Norilsko elektrinės objektai būtų tinkamai prižiūrimi, tikrinami ir bandomi. Jau kuris laikas ekologai susirūpinę dėl Sibire esančių įmonių pastatų ir objektų būklės. Norilsko elektrinė priklauso stambiai kalnakasybos kompanijai „Nornikel“, kuri, nepaisant kasmet objektų priežiūrai skiriamų 2–3 mlrd. JAV dolerių, per 10 metų įgyvendino tik 70 proc. objektų ir įrangos atnaujinimo bei remonto planų. Vidutinis „Nornikel“ objektų ir įrangos susidėvėjimas – 72 proc. Ir taip yra visame Sibire. Jei kompanija būtų tinkamai prižiūrėjusi savo pavojingus objektus, avarijos būtų išvengta. Kaltė krenta ir atitinkamoms Rusijos tarnyboms, kurios deramai nekontroliuoja tokių objektų.
Rusijos tundroje yra nemažai apleistų karinių objektų, kuriuose palikta pavojingų radioaktyvių medžiagų, įvairių objektų, kurie statyti dar sovietiniais laikais, kai apie klimato kaitą niekas nekalbėjo. Tirpstant įšalui pavojingi objektai paprasčiausiai gali sugriūti. 2018 m. buvo išspausdinti mokslininkų vertinimai, teigiantys, kad dėl klimato kaitos 70 proc. amžinojo įšalo zonoje esančių, Rusijai priklausančių infrastruktūrų gali nugriūti. Tai liečia pastatus, geležinkelio linijas, kelius, naftos ir dujų vamzdynus. „Greenpeace“ skelbtais duomenimis, Vakarų Sibire dėl amžinojo įšalo zonos tirpimo ir grunto naftos gavybos vietose nusėdimo per metus įvyksta apie 7 000 avarijų. 45 proc. Sibire esančių naftos telkinių yra didelės rizikos zonoje, kur prognozuojamas sparčiausias amžinojo įšalo tirpsmas.
Negalima sakyti, kad avarija Norilską „užklupo netikėtai“. Norilskas apie tokius dalykus gerai žino. 2009 m. šiame mieste suskilo Šiaurės žemės ūkio tyrimų instituto pastatas. Iš pradžių sienoje susiformavo 30 cm plyšys, kuris vėliau padidėjo. 2015 m. sugriuvo dalis Norilsko kraujo perpylimo stoties. Dar 2010 m. „Greepeace“ savo ataskaitoje pažymėjo, kad 250 pramoninio Norilsko rajono pastatų yra deformuoti, o per dešimtmetį teks nugriauti 40 gyvenamųjų namų, nes kitaip jie nugrius patys. Pamatų slinkimas ar pastatų deformacijos amžinajame įšale nėra tik šio amžiaus problemos. Visa tai, tik mažesniu masteliu, buvo fiksuojama ir XX amžiuje.
Atšiauraus klimato Vorkutoje, į kurios apylinkes Stalino laikais buvo ištremta daug lietuvių, kur buvo vienas didžiausių Gulago sistemos lagerių, yra labai skirtingų zonų: vienose amžinojo įšalo nėra, kitose jis yra. Todėl šis miestas tapo puikiu statybos specialistų tyrimo poligonu: buvo tyrinėjami panašūs gyvenamieji namai, ieškoma skirtumų tarp namų, pastatytų amžinojo įšalo zonoje, ir panašių namų, kurie pastatyti ten, kur amžinojo įšalo nėra. Rezultatai – išraiškingi: to paties amžiaus amžinojo įšalo zonoje pastatytų namų susidėvėjimas buvo 4–6 kartus didesnis. Nemaža jų dalis buvo deformuoti, dažnai namas nebetinkamu eksploatuoti tapdavo jau po 6–10 metų, nors pagal projektą jam buvo skirta stovėti 50 metų. Beje, Vorkutoje daug namų deformavosi XX amžiaus devintajame dešimtmetyje, kai tame regione buvo fiksuojamos gerokai aukštesnės temperatūros nei įprasta.
Labai patogu kaltę dėl avarijų, pastatų griūčių suversti klimato kaitai, dėl kurios tirpsta gilesni įšalo sluoksniai, o ne vien paviršinis. Tačiau realiai didžiausią įtaką turi aplaidumas tiek projektuojant, tiek statant, tiek eksploatuojant.
Bakterijos ir virusai
Amžinasis įšalas – tai sušalęs grunto, uolienų, ledo ir organikos mišinys. Gigantiškas šaldytuvas, kuriame visada tamsu, nėra deguonies, temperatūra minusinė, pH neutralus (kas reiškia, kad sąlygos laikyti jame tas gyvybės formas, kurios geba sustabdyti savo metabolizmą, yra beveik idealios).
Dabar, kai klimatas šyla ir vidutinė temperatūra nuolat kyla, pirmieji ištirpsta ir atsiveria vėliausiai susiformavę viršutiniai sluoksniai. Išsilaisvina tai, kas saugiai buvo užrakinta šimtmečius ar tūkstantmečius. Puikiai išsilaikiusios augalų sėklos, grybų ir samanų sporos, mikrobai. Visi jie gali atgimti ir vėl pradėti savo gyvenimą. Net prieš keliasdešimt tūkstančių metų amžinajame įšale „užrakintos“ augalų sėklos gali sudygti. Ir su kiekvienu eksperimentu organizmų, kurie ištraukti iš amžinojo įšalo zonos pradėjo naują gyvenimą, vis daugėja. Džiugu, kad mokslininkams pavyko sudaiginti augalą, kurio sėklos amžinajame įšale buvo užšaldytos prieš 32 000 metų, išauginti samanas, kurių sporos amžinajame įšale buvo užrakintos prieš 40 000 metų, arba iš anabiozės būsenos, kuri truko 30 000 metų, pažadinti vienos apvaliųjų kirmėlių rūšies atstovus. Jei kirmėlės ištvėrė tūkstančius metų įšale, tai mikrobų sugebėjimais abejoti neverta. Būtent mikrobai ir kelia didžiausią nerimą mokslininkams, tiriantiems, kaip dėl klimato kaitos viena po kitos atsidaro gigantiško Žemės šaldytuvo kameros.
Amžinasis įšalas saugo labai daug pavojingų užkratų. 2005 m. amerikiečių mokslininkai amžinajame įšale aptiko ir išaugino bakterijas Carnobacterium pleistocenium. Jos yra mamutų amžininkės. Prancūzų mokslininkai tyrinėja senesnius amžinojo įšalo sluoksnius, kurie susiformavo prieš 600 tūkst. metų. Manoma, kad didžiausi pavojai gali būti „užrakinti“ būtent tuose senuose sluoksniuose, kur savo valandos laukia mokslui nežinomi ir galbūt žmonijai labai pavojingi organizmai, tad žmonija turi būti pasiruošusi susitikti su jais. Tai gali būti infekcijos, kurios prieš daugelį tūkstančių metų išguldė archajines žmonių genčių rūšis.
Mokslas dar neturi pakankamai informacijas apie tuos mikrobus, kuriuos gali slėpti amžinasis įšalas, niekas nežino, kokia realiai gali būti grėsmė. Tačiau nereikia pernelyg įsijausti į pasaulio pabaigos teorijas, nes pavojus greičiausiai nėra toks didelis, kaip kartais vaizduojamas. Virusai yra labai paprastos sandaros organizmai, todėl jie vadinami neląsteline gyvybės forma. Jie dauginasi tik tada, kai įsiskverbia į gyvas ląsteles, t. y. jų randama visur, kur yra gyvybė. Tad amžinojo įšalo srityje dauguma virusų paprasčiausiai neišsilaiko. Visai kas kita – bakterijos. Tačiau su bakterijomis medicina moka kovoti.
Dujos, kitos dujos, dar dujų
Bene didžiausia grėsmė – amžinojo įšalo zonoje dideliame gylyje „užrakinta“ organika. Ramu, kad dideliame gylyje, bet neramu, kad jos ten labai daug, nes ji kaupėsi tūkstantmečius. Tirpstant amžinajam įšalui organinės medžiagos išsilaisvins, pasikeis dirvos struktūra, jos drėgnumas, atsiras daugiau deguonies. Tada joje gyvenantys mikroorganizmai pradės savo darbą – aktyviai skaidys organines medžiagas, kas išskirs didelius CO2 kiekius. Visa tai dar labiau spartins klimato šiltėjimą.
Taigi amžinojo įšalo zona gali tapti milžinišku CO2 ir metano fabriku, kuris nuolat plėsis. Tačiau, norint prognozuoti tokio fabriko darbą ir plėtrą ateityje, reikia žinoti, kiek amžinasis įšalas slepia įvairios organikos. Grenoblyje įsikūrusio Aplinkos geotyrimų instituto mokslininkų nuomone, amžinojo įšalo zonos tirpsmo įtaka klimato kaitai yra maždaug papildomi 10 proc. prie to, kas turi įtakos klimato kaitai. Potsdamo klimato poveikio tyrimų instituto mokslininkai teigia, kad visame amžinajame įšale, įvairiais pavidalais, yra „užrakinta“ tiek pat CO2, kiek jo yra visoje atmosferoje.
Bet amžinajame įšale „užrakintas“ ir metanas, kurio įtaka klimato šiltėjimui yra 20 kartų didesnė nei tokio pat kiekio CO2 įtaka. Kol kas labai didelius metano išteklius amžinasis įšalas saugo patikimai, jie yra giliai ir tai – metano hidratas, į ledą panaši medžiaga. Bet, prikišus degantį degtuką, toks ledas užsidega, o iš jo jau išmokta išgauti metano dujas.
Metano hidrato telkiniai susidaro ten, kur žemos temperatūros ir nemažas slėgis įkalina metaną, pavyzdžiui, šimtų metrų gylyje po vandeniu. Tačiau dėl šylančio klimato prasidės natūralus metano išsilaisvinimas, tai gali būti grandininės reakcijos pradžia. Toks scenarijus vadinamas „metano hidrato bomba“: išsilaisvinęs metas dar labiau spartins klimato šiltėjimą, kas paskatins metano išsilaisvinimą, o tai dar labiau spartins klimato šiltėjimą, kas paskatins metano... Pasaka be galo, nes visas procesas geba pats save stiprinti ir skatinti, ir toks scenarijus gali būti labai nepalankus mūsų planetai. Yra hipotezė, teigianti, kad būtent metano hidrato bomba, o ne gigantiškas asteroidas ar supervulkano išsiveržimas, lėmė masinį išmirimą Žemėje prieš 250 mln. metų, kai išnyko 70 proc. sausumos ir 95 proc. vandens gyvų organizmų.
Dabar pavojaus tikrai nėra – didelė metano hidratų dalis yra dideliame gylyje. Šiluma iki jų prisikas (jei apskritai prisikas) ne anksčiau nei po kelių šimtų metų. Beje, pagal vieną NASA sudarytą klimato modelį, 2300 m. amžinojo įšalo Aliaskoje ir Sibire nebeliks.
Vartai į pragarą
Sparčiai kylant vidutinei temperatūrai Arktyje, keičiasi ne tik prie poliarinio rato prigludusių teritorijų augalija, bet ir reljefas. Apie visai neseniai Jamalo pusiasalyje atsivėrusį kraterį galite pasiskaityti čia.
Viskas vyksta taip: šylant klimatui grunte esantis ledas tirpsta, virsta vandeniu, tačiau šis neturi kur nutekėti. Tada įgriūva viršutinis grunto sluoksnis ir toje vietoje susiformuoja karstinis ežeras. Jei ledas tirpsta ne lygioje vietoje, o kalno šlaite, atsiranda nuošliaužos. Jei vanduo kažkur nuteka, atsiveria gilus krateris. Šiais laikais tokie reiškiniai yra gerokai dažnesni, ir jie būdingi visai tundrai.
Jakutijoje yra Batagaikos krateris – pats didžiausias amžinojo įšalo krateris visame pasaulyje. Iš lėktuvo skrydžio panašus į milžinišką buožgalvį. Šiuo „buožgalvio“ ilgis – 1 km, gylis – 100 m ir jis nuolat didėja. Batagaika pradėjo formuotis XX a. septintame dešimtmetyje, kai tose vietose buvo iškirsti miškai. Miškas patikimai saugojo dirvą nuo saulės spindulių, o kai jo neliko, pradėjo tirpti gilesni amžinojo įšalo sluoksniai ir žemė toje vietoje įgriuvo. Procesą paspartino ir drėgmės trūkumas (atmosferoje esantys vandens garai sulaiko, išskaido saulės spindulius, perneša energiją į aukštesnius atmosferos sluoksnius).
Batagaikos krateris atvėrė labai senus amžinojo įšalo sluoksnius, todėl jis itin domina mokslininkus. Vietiniai gyventojai jo privengia, vadina vartais į pragarą. Moksliniame žurnale „Quaternary Research“ buvo išspausdintas straipsnis apie tai, kad šio kraterio dėka galima išsiaiškinti kaip per paskutinius 200 000 metų keitėsi mūsų klimatas. Ypač tyrinėtojus domina 125 000 metų senumo įvykiai, kai vidutinė oro temperatūra buvo keliais laipsniais aukštesnė nei dabar. Išsiaiškinus kaip mūsų planeta gyveno tada, galima sužinoti kas bus ateityje, kai temperatūra bus aukštesnė nei dabar.
Mokslininkai neabejoja – ateityje kraterių bus gerokai daugiau, jų atsiradimo tempas bus spartesnis. Blogiausiai, kad tokio kraterio formavimosi procesas negali būti sustabdytas, nes niekas negali jo valdyti. Kiekvienas krateris – potenciali grėsmė, nes jo formavimosi metu išsilaisvina ne tik šiltnamio efektą sukeliančios dujos, bet ir pavojingi, mokslui visiškai nežinomi mikroorganizmai. Viskas įvyksta labai greitai – žemei įgriuvus, staiga atsiveria tie sluoksniai, kuriuose įšalas susiformavo prieš keliasdešimt tūkstančių metų ar dar anksčiau. Jie pradeda tirpti, išsilaisvindami tai, kas daug metų buvo patikimai užrakinta.