Pingoer er spektakulære landformer i permafrosten i Arktis. De er runde eller elliptiske formasjoner som stikker ut fra bakken på tundraen og kan bli opptil 60 meter høye.

I hovedsak er de store isklumper dekket med jord. Lignende strukturer finnes også strødd på havbunnen i grunne arktiske hav. En fersk studie av Pavel Serov, stipendiat ved Senter for arktisk gasshydrat miljø og klima (Cage) ved UiT, beskriver for første gang pingoer utenfor kysten av Sibir.

Studien, som er publisert i Journal of Geophysical Research, tyder på at de dannes på grunn av tining av undersjøisk permafrost.

– Pingoer diskuteres intenst i det vitenskapelige miljøet, spesielt i sammenheng med scenarioer knyttet til global oppvarming. De kan være steget før vi får utblåsninger av metan, sier Serov.

Nært Jamal-kratrene

Pingoer kom i offentlighetens lys på grunn av historien om de mystiske kratrene som plutselig dukket opp på Jamalhalvøya i Sibir. (Se video under)

Én hypotese er at kratrene kan ha vært pingoer. Store mengder metangass hopet seg opp under dem på grunn av opptiningen av permafrosten som satte i gang produksjonen av metan i jordsmonnet. Trykket økte helt til pingoene plutselig eksploderte og slapp ut ukjente mengder gass.

Serov og kolleger har oppdaget to undersjøiske pingoformasjoner som ble identifisert utenfor kysten av det samme området der Jamal-kratrene oppstod. Studien viser hvor viktig metanopphopning er for dannelsen av havbunnspingoer.

• Les også: Har funne sju mystiske krater i Sibir

Studieområdet ligger på knappe 40 meters dyp i det grunne sørlige Karahavet. Forskerne presenterer i studien en rekke scenarier for dannelsen av haugene, som potensielt kan føre til utblåsninger av metan.

— Vårt spørsmål var: Er disse haugene landformasjoner som etter hvert havnet under vann? Eller er de noe helt annet, dannet under maritime forhold? En av disse pingoene lekker mye metan, men hvor kom denne metanen fra? sier Serov.

En kort innføring i istidenes historie

Under istidene i sen pleistocen, som startet for rundt 1,8 millioner år siden, frøs den arktiske jorda til. Under et tykt lag av permafrost ble det dannet enorme forekomster av gasshydrater. Gasshydrater er metanis, en solid og frossen form av klimagassen metan. 

Isdekket var frosset havvann, og når isdekket vokste, sank havnivået.  De grunne havene i Arktis ble land. Da den siste av istidene tok slutt, for omtrent 19 000 år siden, smeltet isdekket. Den frosne sokkelen ble oversvømt og det som en gang var landmasser, ble isteden havbunn.

Flere millioner kvadratkilometer av permafrost lå nå under vann. Og når den var nedsenket, begynte den å smelte. Temperaturene i det salte havvannet er mye høyere enn temperaturer på land, som opprettholder permafrosten i Sibir. Men vi kan fortsatt finne restene av permafrost på havbunnen. Det fungerer som en ugjennomtrengelig lokk over store forekomster av metan under det stadig varmere havet.

• Les også: Permafrosten tiner utenfor kysten av Sibir

Nå har man også oppdaget pingoer i denne permafrosten på havbunnen. De er oppdaget i nærheten av pingoer og kratre observert på land. En tidlig studie antydet at disse pingoene ble dannet på land under istidene og derfor er relikvier fra da jorda var frossen, akkurat som permafroster i de arktiske havene.

– Den gjennomsnittlige havtemperaturen er mye varmere enn temperaturen på land i Sibir. Derfor var hypotesen at undervannspingoer ikke kunne være av nyere dato, i motsetning til  pingoer på land, sier Cage-direktør og professor Jürgen Mienert, som også har vært med på studien.

Permafrost og metantrykk

Studien viser derimot at disse nyoppdagede havbunnspingoene kan være dannet ganske nylig. Dette gir støtte til en annen hypotese, den som sier at mekanismene som danner pingoer på land og mekanismer som danner hauger på havbunnen er helt forskjellige.

– Havbunnspingoer er betydelig større enn de på land. Pågående gasslekkasje fra en av de pingoene vi fant, viser en spesifikk kjemisk signatur som indikerer moderne metandannelse. Vi tolker det derfor slik at denne haugen ble dannet mer nylig, sier Pavel Serov.

Oppløsning av metanis

Pingoer på land dannes hovedsaklig når vannet fryser til en iskjerne under et lag av jord på grunn av kalde temperaturer i permafrosten. Havbunnspingoer på den andre siden, kan dannes på grunn av smeltende rester av istidens permafrost og oppløsning av metanrike gasshydrater.

Gasshydrat er en solid form – is – av hovedsakelig klimagassen metan og vann. De formes og forblir stabile i leve temperaturer og under høyt trykk. I permafrosten er temperaturene veldig lave og gasshydratene er stabile selv under lavt trykk, slik som på grunne arktiske hav.

Smelting av permafrost fører til økte temperaturer, som igjen fører til oppløsning av gasshydrater og frislipp av konsentrert gass. En kubikk av metanis inneholder 164 kubikk av metangass.

– Metan under trykk har nok kraft til å dytte de gjenværende frosne lagene av sedimentene oppover. Dette danner disse haugene, sier Serov.

Stille eksplosjoner under de grunne arktiske hav

Havbunnspingoer kan potensielt føre til en utblåsning av massive mengder gass, selv om de ikke får like mye oppmerksomhet som de godt synlige pingoene og kratrene på land. For petroleumsnæringen kan disse områdene for øvrig være farlige plasser.

Å bore hull i en av disse havbunnspingoene kan være både dyrt og katastrofalt. Det oppdaget et industriskip i det nærliggende Pechorahavet da de uforvarende boret gjennom en pingo. Det førte til en massiv eksplosjon som nesten senket skipet.

– Vi vet ikke om metangassen som slippes ut av disse pingoene, rekker ut til atmosfæren. Men det er avgjørende at vi observerer og forstår disse prosessene bedre, særlig i grunne områder der avstanden mellom havbunnen og atmosfæren er relativt kort, sier Serov.

Referanse:

Serov mfl: Methane release from pingo-like features across the South Kara Sea shelf, an area of thawing offshore permafrost. Journal of Geophysical Research, august 2015, doi: 10.1002/2015JF003467. Sammendrag