Ледяные потоки могут замедляться газовыми гидратами
Липкое пятно размером с небольшой остров однажды замедлило крупный ледяной поток. Согласно новому исследованию в Nature Geoscience, оно состояло из газовых гидратов.
Один из главных вопросов сегодня: как будут вести себя ледяные щиты в условиях всё более теплеющего климата? Ледяные щиты Гренландии и Антарктиды вносят основной вклад в повышение уровня моря, что в ближайшем будущем может осложнить жизнь многим прибрежным государствам.
Чтобы понять ледяные щиты, необходимо изучить их дренажную систему — ключевым компонентом которой являются ледяные потоки, быстро движущиеся реки льда, доставляющие лед из центра щита к океанам. Многие из этих потоков ускоряются, что можно рассматривать как логическое следствие потепления климата. Но некоторые замедляются или даже останавливаются, примеры чего можно найти в ледяных потоках Росса в Западной Антарктиде.
Новое исследование в Nature Geoscience предполагает, что липкое пятно площадью 250 км², состоящее из осадков с газовыми гидратами, замедлило ледяной поток в Баренцевом море. Это произошло во время последнего ледникового периода, около 20 000 лет назад, когда Баренцево море было покрыто ледяным щитом.
Это событие оставило большой след на современном дне океана. Впервые сделано предположение, что газовые гидраты могут выступать тормозом для ледяного потока.
«На течение льда влияет множество факторов, но мы знаем, что то, что происходит на границе раздела льда и грунта под ним, имеет решающее значение. Наше понимание того, что происходит под километрами льда, остается неполным», — говорит ведущий автор исследования Моника Уинсбороу.
Лед течет быстро из-за смазки у основания. Например, поток будет скользить быстрее по грязевым осадкам внизу. Трение само по себе создает тепло, которое плавит основание ледяного потока. Также геотермальный поток и талая вода с поверхности, достигающая дна, могут смазывать поток. Гравитация делает остальное.
Но не всё ложе одинаково смазано. Липкие пятна подо льдом действуют почти как застежки-липучки. Они цепляют лед и удерживают его до достижения критической скорости и массы, после чего ледяной поток снова начинает течь.
«Мы знаем, что сегодня в Баренцевом море много газовых выбросов. И мы знаем, что здесь есть более глубокие резервуары углеводородов. Под давлением и при температурах ледяного щита этот газ образовал бы гидраты», — заявляет Уинсбороу.
Газовые гидраты содержат молекулы метана, заключенные в клетку из молекул воды. При формировании они поглощают воду из осадков. Это делает осадки подо льдом более жесткими и укрепляет их. Газовые гидраты сами по себе также тверже и жестче, чем осадки. В результате осадки теряют свою грязеподобность, и льду становится труднее скользить. Остановившиеся потоки со временем снова возобновят движение по мере поступления в них нового льда.
Липкие пятна из газовых гидратов под ледяными потоками потенциально могут быть широко распространенным явлением и сегодня. «Если под современными ледяными щитами есть газовые гидраты, они могут замедлять ледяные потоки. Есть исследования, указывающие на то, что под ледяным щитом Западной Антарктиды могут находиться обширные резервуары гидратов. Везде, где есть резервуар углеводородов, вода, высокое давление и низкая температура, будут образовываться газовые гидраты», — говорит Уинсбороу.
Современные ледяные потоки тщательно отслеживаются с помощью GPS, но очень трудно заглянуть под три километра льда, чтобы увидеть, что происходит внизу. Однако шрамы, оставленные Баренцевоморским ледяным щитом, видны на дне океана сегодня. Это делает этот древний ледяной щит важной аналогией, особенно для современного ледяного щита Западной Антарктиды, поскольку оба они находятся в морской среде. «Нам нужны эти аналогии из прошлого. Понимание того, что происходит у основания ледяных потоков, важно для моделирования и прогнозирования будущего ледяных щитов».