Explodierende Krater in Sibirien: Forscher haben Lösung für das Rätsel

Forscher haben eine Erklärung für die mysteriösen Krater in Sibirien gefunden. Sie konnten die lange gehegte Vermutung bestätigen, dass die Klimaerwärmung dafür verantwortlich ist. 

Die Krater tauchen seit einem Jahrzehnt in Sibirien auf. Untersucht wurden vor allem Krater, die auf der Jamal-Halbinsel im Norden Sibiriens entstanden. Der erste von ihnen mit etwa 70 Metern Durchmesser wurde 2014 entdeckt. 

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Inzwischen sind auch auf der nahegelegenen Gydan-Halbinsel solche Krater aufgetaucht. Seit 10 Jahren versuchten Forscher, eine Erklärung zu finden. Man ging davon aus, dass große Mengen Methangas gleichzeitig entwichen sein mussten. So vermutete man, das Blasen des Treibhausgases durch die Permafrostschmelze freigelegt wurden. 

Erderwärmung beeinflusst Druck im Permafrostboden

Die Erwärmung des Permafrosts kann den Autoren der neuen Studie zufolge aber nicht der einzige Grund dafür sein. Sie kam zu dem Ergebnis, dass sich durch die Erderwärmung auch der Druck in Permafrostböden ändert. Das führt zu einer explosionsartigen Entweichung von Methangas, das zuvor unterirdisch als Feststoff vorlag. Daraufhin senkt sich der Boden ab und Krater entstehen. 

„Es gibt nur 2 Möglichkeiten für so eine Explosion. Entweder es gibt eine chemische Reaktion wie bei Dynamit oder eine physische Reaktion, wie wenn man seinen Fahrradreifen so lange aufpumpt, bis er platzt“, erklärt Studienautor Julyan Cartwright vom spanischen National Research Council in einem Statement. Da die Forscher keinen Hinweis auf eine chemische Reaktion fanden, musste es eine physische Ursache geben.

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Osmose lässt Wasser wandern

Die „Fahrradpumpe“, um bei diesem Beispiel zu bleiben, war im Falle der Krater Osmose. Bei diesem Vorgang tritt ein Lösungsmittel, z.B. Wasser, durch eine halbdurchlässige Membran. 

Ein Beispiel: Ein Bereich mit einer hohen Salzkonzentration und ein Bereich mit Wasser und einer niedrigen Salzkonzentration sind durch eine solche Membran getrennt. Das Wasser wird in den Bereich der hohen Salzkonzentration fließen, um das Verhältnis auszugleichen. Dadurch erhöht sich aber der Druck in diesem Bereich. 

Schmelzwasser baut Druck auf

Der Permafrost agiert als eine solche halbdurchlässige Membran mit einer Dicke von 180 bis 300 Metern. Wie der Name schon sagt, bleibt diese Barriere das ganze Jahr über gefroren. Über ihr liegt aber eine aktive Bodenschicht, die saisonbedingt taut und dann wieder zufriert. 

Tief im Boden liegen überall verteilt Wasserblasen, sogenannte Cryopegs. Das Wasser dort steht unter Druck und ist sehr salzhaltig. Deswegen bleibt es trotz der niedrigen Temperaturen flüssig. Darunter liegt eine Schicht aus festen Methan-Wasser-Kristallen (Methanhydraten). Der hohe Druck und die niedrigen Temperaturen halten sie stabil. 

Durch die Erderwärmung verlieren diese Schichten aber an Stabilität. Die aktive Schicht schmilzt und das Wasser sickert bis zu den Cryopegs. Dadurch wird über die Osmose Wasser in diese Blasen gezogen. 

Die haben aber nicht genug Platz für das Schmelzwasser und es baut sich immer mehr Druck auf, bis Risse im Boden entstehen. Dadurch fällt dieser Druck plötzlich ab, die Methanhydraten werden beschädigt und das Methangas wird explosionsartig freigesetzt. Bis es zu dieser Explosion kommt, kann über Jahrzehnte Druck aufgebaut werden. 

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Seltenes Phänomen

„Es benötigt sehr spezifische Konditionen, damit dieses Phänomen entsteht“, erklärt die Studienautorin Ana Morgado von der Cambridge University. In ihrer Studie erklären die Forscher, dass auch am Ozeanboden solche Explosionen entstehen können. Die Eisschilder der Polarregionen hingegen weißen keine solchen Krater auf. Daher vermuten die Forscher, dass es sich um ein seltenes Phänomen handelt.