Batagaika Crater in eastern Siberia (Credit: Research Institute of Applied Ecology of the North; Alexander Gabyshev)

Batagaika Crater in eastern Siberia (Credit: Research Institute of Applied Ecology of the North)

In the vast landscape of eastern Siberia there is a massive hole in the ground known as the “doorway to the underworld” triggered from climate change in the recent decades. The permafrost ground near the Yana River Basin has been warming lately, causing large scale changes in the local topography and ecology.

The tadpole-shaped crater, called the Batagaika crater, is known as a “megaslump” and is related to karsting triggered through permafrost melting. Currently, the crater measures 0.6 miles long and 282 feet deep. However, the crater’s growth has increased recently prompting locals to nickname it the “doorway to the underworld” and to avoid the area.

Permafrost is ground which remains at or below freezing temperatures for more than two years. This is common in the high latitudes of Siberia where average yearly temperatures prevent warming of the ground to above freezing. Pore spaces within the soil contains trapped water, which in the case of northern latitudes can be frozen in place for thousands of years.

The Batagaika Crater is located in northeastern Siberia (Credit: Google satellite imagery)

The Batagaika Crater is located in northeastern Siberia (Credit: Google satellite imagery)

Recent accelerated melting of permafrost is linked to climate change and the increase in average global temperatures for the past decades. Permafrost acts to preserve the sediment, dead plant and animal material within soil and bury it deeply. However, upon melting of permafrost, bacteria are given a pathway to break down vast amounts of organic materially previously inaccessible.

This acts to increase residual methane and carbon dioxide emissions from bacteria decomposition in permafrost melting areas. This perpetuates a positive feedback loop, whereby increasing greenhouse gas emissions increase global temperatures, which in turn melts more permafrost, allows for more organic matter decay and additional CO2 and methane emissions. The presence of well-known global and ecosystem wide positive feedback loops are a foundation of why scientists see Earth as having tipping points. Tipping points trigger run-away positive feedback loops that rapidly change global systems and have been studied extensively in everything from ecology to astrophysics.

Melting permafrost leads to massive collapse of ground creating a crater (Credit: Julian Murton)

Melting permafrost leads to massive collapse of ground creating a crater (Credit: Julian Murton)

The Batagaika crater has exposed the subsurface that was previously frozen, allowing scientists to look at the equivalent of roughly 200,000 years of Earth’s climate in the sediment record. These results were recently published in the journal Quaternary Research.

Age dating the sediment exposed by the crater as well as a number of inorganic and organic isotopes will allow geologists to piece together the climate record of this region of Siberia. This will include many glacial to interglacial periods and allow better understanding of how Siberia responds to global cooling (ice ages) and warming (similar to today).

The crater began to form in the 1960s as a result of deforestation which eliminated tree shade on the ground during the warmer summer months. Local vegetative shading and transpiration helped protect the ground during warm days, but with deforestation, there is little to insulate the ground from melting.

The Batagaika Crater in eastern Siberia is a result of recent permafrost melting (Credit: Google satellite imagery)

The Batagaika Crater in eastern Siberia is a result of recent permafrost melting (Credit: Google satellite imagery)

Gradually, over decades the ground’s permafrost began to melt and as it melted the sediment went from being supported by rigid ice to lubricated by liquid water. This causes compaction, shifting of vertical and horizontal stresses and ultimately the massive craters we see today.

The crater has been monitored for decades via satellite imagery and has grown in size an average of 33 feet per year. Some years, that increases to about 100 feet per year, in which the steep headwall destabilizes and collapses.

Measuring the sediment record at the crater will allow temperature and chronological records to be compared with ice sheets at the poles to regionally characterize warming and cooling periods. The research group is specifically looking at examples like 125,000 years ago when the global interglacial temperature was several degrees warmer than it is today. Understanding how Siberia responded to the warmer temperatures in the past will provide clues as to how Siberia will respond to current warming trends. If the past is a picture into the future, Siberia will see significant melting of permafrost, creation of craters and basins and eventual formation of pocket lakes.

Trevor Nace is a geologist, Forbes contributor, and adventurer. Follow him on Twitter @trevornace

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TRADUCTOR:

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Siberia ‘Puerta al Inframundo’ está creciendo rápidamente en tamaño

 

Trevor Nace,

CONTRIBUYENTE

Abarco geología, ciencias de la tierra y desastres naturales.

Las opiniones expresadas por Forbes Colaboradores son propias.

Batagaika Crater en el este de Siberia (Crédito: Instituto de Investigación de Ecología Aplicada del Norte, Alexander Gabyshev)
Batagaika Crater en el este de Siberia (Crédito: Instituto de Investigación de Ecología Aplicada del Norte)

En el vasto paisaje del este de Siberia hay un enorme agujero en el suelo conocido como la “puerta hacia el inframundo” provocada por el cambio climático en las últimas décadas. El permafrost cerca de la cuenca del río Yana se ha estado calentando últimamente, causando cambios a gran escala en la topografía local y la ecología.

El cráter en forma de renacuajo, llamado el cráter de Batagaika, es conocido como un “megaslump” y está relacionado con karsting desencadenado a través de la fusión del permafrost. Actualmente, el cráter mide 0.6 millas de largo y 282 pies de profundidad. Sin embargo, el crecimiento del cráter ha aumentado recientemente, lo que ha llevado a los lugareños a apodarla como “puerta de entrada al inframundo” ya evitar el área.

El permafrost es un terreno que permanece a temperaturas inferiores o iguales a cero durante más de dos años. Esto es común en las altas latitudes de Siberia, donde las temperaturas medias anuales previenen el calentamiento del suelo por encima de la congelación. Los espacios de poros dentro del suelo contienen agua atrapada, que en el caso de latitudes septentrionales puede congelarse en su lugar durante miles de años.

 
El cráter de Batagaika se encuentra en el noreste de Siberia (Crédito: Google imágenes de satélite)
El cráter de Batagaika se encuentra en el noreste de Siberia (Crédito: Google imágenes de satélite)

El reciente derretimiento acelerado del permafrost está relacionado con el cambio climático y el aumento de las temperaturas medias globales en las últimas décadas. El permafrost actúa para preservar el sedimento, la planta muerta y el material animal dentro del suelo y enterrarlo profundamente. Sin embargo, al derretirse del permafrost, a las bacterias se les da un camino para descomponer grandes cantidades de material orgánico previamente inaccesible.

 
Esto actúa para aumentar las emisiones residuales de metano y dióxido de carbono de la descomposición de bacterias en las zonas de fusión del permafrost. Esto perpetúa un circuito de retroalimentación positiva, por el cual el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero incrementa las temperaturas globales, que a su vez derrite más permafrost, permite una mayor descomposición de materia orgánica y emisiones adicionales de CO2 y metano. La presencia de bucles de retroalimentación positivos bien conocidos globales y ecosistemas son una base de por qué los científicos ven la Tierra como teniendo puntos de inflexión. Los puntos de inflexión desencadenan bucles de retroalimentación positiva que cambian rápidamente los sistemas globales y han sido estudiados extensamente en todo, desde la ecología hasta la astrofísica.

El derretimiento del permafrost lleva al colapso masivo del suelo creando un cráter (Crédito: Julian Murton)
El derretimiento del permafrost lleva al colapso masivo del suelo creando un cráter (Crédito: Julian Murton)

El cráter de Batagaika ha expuesto el subsuelo que previamente fue congelado, permitiendo a científicos mirar el equivalente de aproximadamente 200.000 años del clima de la tierra en el expediente del sedimento. Estos resultados fueron publicados recientemente en la revista Quaternary Research.

La datación del sedimento expuesto por el cráter, así como una serie de isótopos inorgánicos y orgánicos permitirá a los geólogos para reunir el registro climático de esta región de Siberia. Esto incluirá muchos períodos glaciales a interglaciales y permitirá una mejor comprensión de cómo Siberia responde al enfriamiento global (edades de hielo) y al calentamiento (similar a hoy).

El cráter comenzó a formarse en los años 60 como resultado de la deforestación que eliminó la sombra del árbol en el suelo durante los meses de verano más calientes. El sombreado vegetativo local y la transpiración ayudaron a proteger el suelo durante los días calurosos, pero con la deforestación, hay poco para aislar el suelo de la fusión.

El cráter de Batagaika en el este de Siberia es el resultado del reciente derretimiento del permafrost (Crédito: imágenes de satélite de Google)
El cráter de Batagaika en el este de Siberia es el resultado del reciente derretimiento del permafrost (Crédito: imágenes de satélite de Google)

Poco a poco, durante décadas el permafrost del suelo comenzó a derretirse y al derretirse el sedimento pasó de ser soportado por hielo rígido a lubricado por agua líquida. Esto provoca la compactación, el desplazamiento de tensiones verticales y horizontales y, finalmente, los cráteres masivos que vemos hoy.

El cráter ha sido monitoreado durante décadas a través de imágenes satelitales y ha crecido en tamaño un promedio de 33 pies por año. Algunos años, que aumenta a cerca de 100 pies por año, en el cual la pared empinada desestabiliza y se derrumba.

La medición del registro de sedimentos en el cráter permitirá que la temperatura y los registros cronológicos sean comparados con las capas de hielo en los polos para caracterizar regionalmente los períodos de calentamiento y enfriamiento. El grupo de investigación está estudiando específicamente ejemplos como hace 125.000 años cuando el temperamento interglacial global