2014年，伍德威尔气候研究中心的地理学家格雷格·菲斯克在西伯利亚经历了一个异常炎热的时期——气温高达约90华氏度——当时一则奇怪的新闻报道出现了。飞行员飞越亚马尔半岛，报告说在地面上发现了一个巨大的洞，似乎凭空出现，就在菲斯克和他的同事苏·纳塔利工作的同一个地区。“西伯利亚是个很大的地方，但我们离那里不远，”他说。“经历这种事情有点奇怪。”
此后，研究人员在亚马尔半岛和吉达半岛这两个地区发现了更多此类陨石坑。它们是西伯利亚苔原的一部分，这是俄罗斯一片广阔的土地，其特点是地表下方有一层永久冻土。正如科学家们发现的那样，这些最初形成时约65英尺宽的洞并非悄无声息地出现——它们是爆炸形成的。就像慢动作的熔岩一样，西伯利亚的土地鼓起直到破裂，留下一个被称为天然气排放坑的凹陷。
这些巨型洞穴究竟是如何形成的仍然是个谜，尽管许多科学家怀疑气候变化正在其中发挥作用。“随着人们越来越认识到永久冻土融化正在造成广泛而剧烈的生态系统变化，很多人都在试图理解、记录、绘制和监测它，”伍德威尔的北极研究员斯科特·佐尔科斯说。在进行这项工作的过程中，研究人员可能会在景观中发现比人们已知存在的更多的此类陨石坑。
将洞穴拼接在一起
研究人员对排放坑形成方式的一切了解都来自于逆向追溯——识别冻土带中的一个洞穴并弄清其形成原因。科学家们最初的线索是散落在2014年发现的初始坑周围的泥土块。此后，研究人员研究了每个洞穴周围的景观，检查了爆炸碎片以了解它们挖掘出了何种物质，甚至下降到陨石坑内部以勘察其内部。爆炸前区域的综合卫星图像也描绘了每次爆炸前的土地变化。
到目前为止，研究人员已经收集到的信息是，这些爆炸来自气体，很可能是甲烷，积聚在苔原的孤立气穴中。压力积聚得很快——每次爆炸前的山丘在大约三到五年内膨胀——当压力最终过大时，气泡就会爆炸。有时，足以为四个半奥林匹克游泳池注满水的地块会炸开。随着时间的推移，洞的边缘融化并扩大了周长，底部充满了水，将巨大的坑变成了不显眼的湖泊。
导致每个已识别陨石坑的土地似乎有一些共同之处。一层厚厚的冰覆盖在冻土之上，而其下方则是一个水状沉积物，由于其高浓度的盐，即使在14华氏度下也能保持液态。虽然冰冷的地表很可能困住了甲烷并导致其积聚爆炸性压力，但研究人员仍然不确定气体最初来自何处。
一些人怀疑甲烷来自咸水。其他研究人员推测，气候变化正在融化该地区的冻土，并产生甲烷。当被困在寒冷中的死亡动植物解冻时，微生物会分解这些物质并释放甲烷。甲烷也可能来自土壤中的冰，因为气体可以被困在冰冻的水中。
气候变化变得可见
即使气候变化如何引发甲烷积聚尚不清楚，许多研究人员认为全球气温的逐渐升高与此有关。研究人员指出，有几个陨石坑是在异常温暖的夏季之后发现的，这表明这些热浪加剧了地下正在形成的任何气体。
此外，气候变化已经改变了西伯利亚苔原的大部分地区。根据佐尔科斯、菲斯克及其同事对卫星数据的分析，在1984年至2017年间，亚马尔和吉达半岛5%的土地因永久冻土的逐渐融化而出现了植被、水甚至地表海拔的变化。除了可能导致地面爆炸外，融化的永久冻土还在塌陷并引发山体滑坡。
这些剧烈的地貌变化可能很危险。该地区开采石油，并支持所有配套的工业和基础设施，而土著社区仍然生活在爆炸和由此产生的陨石坑出现的地区周围。2017年，发生了一起相对近距离的事件：当地人报告称看到了伴随着火焰和烟雾的爆炸。
理论上，如果能提前得到足够的警告，预测这些爆炸可能发生的地方就可以防止人们受到伤害。然而，目前，研究人员仍在努力确定天然气排放坑，因为它们很难找到。“如果你站在一个陨石坑旁边，你会觉得它很大。但如果将这个陨石坑与大陆尺度进行比较，它实际上非常非常小，”菲斯克说。此外，随着时间的推移，这些坑会充满水，变得不那么容易辨认。
这就是为什么研究团队构建了一个可以检测现有气体排放坑的算法。同样的卫星数据分析使团队能够估计过去几十年中两个半岛的变化量，也帮助他们构建了分析工具。景观中有17个已报告的气体排放坑，但只有7个记录在科学论文中，这意味着团队可用的数据集非常小。最终，该算法正确识别了所有7个——以及可能存在的两个以前未记录的排放坑。
菲斯克、佐尔科斯和他们的团队进行的图像分析并不理想，无法预测未来的排放坑，因为表面观察忽略了导致其形成的地下湍流。但准确评估西伯利亚苔原已经改变了多少以及未来可能发生的变化，有助于研究人员掌握如何防止未来的塌陷或爆炸。
当然，如果研究人员拥有苔原下方一些特征的完整数据集——私人石油和天然气公司拥有的那种数据——这项工作会更容易。“亚马尔半岛是地球上最大（如果不是最大）的天然气田之一，”菲斯克说。“那会非常有帮助，但那是专有信息。信息就在那里。”
