Некоторые антарктические льды формируются снизу
Ученые, работавшие в самой удаленной части Антарктиды, обнаружили, что жидкая вода, запертая глубоко под ледяным покровом континента, периодически тает и снова замерзает у его основания. Этот процесс создает до половины толщины льда в некоторых районах и активно изменяет его структуру. Это открытие, переворачивающее обычные представления о формировании ледников, может изменить научное понимание того, как расширяется и движется ледяной щит и как он может реагировать на потепление климата. Исследование опубликовано в раннем онлайн-выпуске ведущего журнала Science; оно является частью международного проекта шести стран по изучению невидимых гор Гамбурцева, погребенных под слоем льда толщиной до двух миль.
Хорошо известно, что ледяные щиты растут сверху по мере накопления снега за тысячи лет, однако о процессах, происходящих глубоко внизу, до недавнего времени было мало известно. В 2006 году исследователи из текущего проекта показали, что под обширными частями Антарктиды существуют озера жидкой воды. В 2008-2009 годах они организовали экспедицию, использовав геофизические инструменты для создания 3D-изображений гор Гамбурцева — хребта, превышающего по размерам Европейские Альпы. Экспедиция также детально зафиксировала изображения вышележащего льда и подледной воды.
«Мы обычно думаем о ледяных щитах как о торте — один слой за другим добавляется сверху. Это похоже на то, как если бы кто-то впрыснул слой глазури снизу — действительно толстый слой», — сказала Робин Белл, геофизик из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета и соруководитель проекта. Антарктический ледяной щит содержит достаточно пресной воды, чтобы поднять уровень океана на 200 футов (около 60 метров); если даже небольшая его часть растает, это может привести к затоплению крупных прибрежных городов.
Ученые обнаружили, что повторно замерзший лед составляет 24% основания ледяного щита вокруг Купола А — плато высотой 13 800 футов (около 4200 м), являющегося высшей точкой Восточно-Антарктического ледяного щита площадью 3,8 млн квадратных миль (примерно размером с континентальную часть США). В некоторых местах чуть более половины толщины льда, по-видимому, образовалось снизу, а не сверху. Скорости повторного замерзания здесь превышают скорости накопления на поверхности. Исследователи предполагают, что такое перезамерзание продолжается с тех пор, как Восточная Антарктида оказалась скована крупным ледяным щитом около 32 миллионов лет назад.
«Когда мы впервые увидели эти структуры в полевых данных, мы подумали, что они похожи на пчелиные соты, и опасались, что это ошибка в данных», — сказала Белл. «Поскольку они наблюдались на многих линиях, стало ясно, что они реальны. Мы не думали, что вода, перемещающаяся по древним речным долинам под более чем милей льда, изменит базовую структуру ледяного щита».
Поскольку лед находится в движении, понимание того, как он формируется и деформируется у основания, критически важно для прогнозирования движения щитов, особенно в ответ на изменение климата. «Это чрезвычайно важное наблюдение, потому что оно потенциально поднимает самый древний лед над ложем», — сказал Джефф Северингхаус, геолог из Института океанографии Скриппса в Сан-Диего, не участвовавший в исследовании.
С ноября 2008 по январь 2009 года исследователи работали на территории вокруг Купола А размером с Калифорнию. Используя самолеты, оснащенные проникающими в лед радарами, лазерными дальномерами, гравиметрами и магнитометрами, они выполняли низковысотные галсы над льдом, чтобы получить 3D-изображения того, что лежит внизу. Целью было понять происхождение гор и изучить связь между пиками, ледяным щитом и подледными озерами, а также найти места для будущего бурения с целью извлечения самого древнего льда. Работы велись вблизи Южного полюса недоступности.
«Понимание этих взаимодействий критически важно как для поиска древнейшего льда, так и для лучшего понимания подледных сред и динамики ледяного щита», — сказал Фаусто Ферраччоли, ученый из Британской антарктической службы, также помогавший руководить проектом. «Включение этих процессов в модели позволит точнее прогнозировать реакцию ледяного щита на глобальное потепление и его влияние на будущий подъем уровня моря».
Исследователи теперь планируют изучить, как процесс повторного замерзания действует по краям ледяных щитов, где в Антарктиде происходят наиболее заметные изменения. На основе их данных китайская команда также надеется в ближайшие два-три года пробурить глубокую скважину в Куполе А, чтобы извлечь керны, которые расскажут о древних климатических сдвигах. Они надеются найти лед возрастом более миллиона лет.