9 Nov, 2017

Почему тает ледниковый покров Антарктиды?

Почему тает ледниковый покров Антарктиды?Новое исследование ученых НАСА доказало, что геотермальный источник тепла, называемый мантийным плюмом, глубоко под землей в Мари-Берд в Антарктиде, объясняет быстрое оттаивание, которое создает озера и реки под ледяным покровом.

Хотя источник тепла не является новой или увеличивающейся угрозой для ледникового покрова Западной Антарктиды, но это может помочь объяснить, почему ледяной покров сегодня нестабилен.

Стабильность ледяного щита тесно связана с тем, сколько воды оно смывает снизу, что облегчает скольжение ледника. Понимание источников и будущего оттаивания воды в Западной Антарктике имеет важное значение для оценки скорости, с которой лед может расплавиться и увеличить уровень воды в океане.

Ледники Антарктиды нестабильны и наполнены реками и озерами, самым большим из которых является озеро Эри. Многие озера быстро заполняются и истощаются, вызывая поверхность льда на тысячи футов над ними, чтобы подняться и упасть на целых 6 метров. Движение позволяет ученым оценить, где и сколько воды должно существовать.

Около 30 лет назад ученый из Университета Колорадо Денвер предположил, что тепло от мантийного плюма под землей Мари Берд может объяснить региональную вулканическую деятельность и топографическую функцию купола. Очень недавняя сейсмическая визуализация поддерживала эту концепцию.

С небольшими прямыми измерениями, существующими до льда, ученые из JPL стали лучше изучать идею мантийного плюма путем численного моделирования. Они использовали модель Ice Sheet (ISSM), численное описание физики ледяных щитов, разработанных учеными JPL и Калифорнийским университетом в Ирвине.

Для обеспечения реалистичности модели ученые провели наблюдения за изменениями высоты поверхности ледяного покрова, используя данные спутника NASA IceSat и воздушную кампанию Operation IceBridge.

Поскольку местоположение и размер возможного мантийного плюма были неизвестны, они протестировали весь спектр физически возможных для нескольких параметров, производя десятки различных симуляций.

Они обнаружили, что поток энергии из петли мантии не должен превышать 150 милливатт на квадратный метр. Для сравнения, в регионах США без вулканической активности тепловой поток от мантии Земли составляет от 40 до 60 милливатт.

В Йеллоустонский национальный парк — известная геотермальная горячая точка — тепло снизу составляет около 200 милливатт на квадратный метр, усредненный по всему парку, хотя отдельные геотермальные свойства, такие как гейзеры, намного более горячие.

Моделирование ученых, Serusi и Ivins с использованием теплового потока выше 150 милливатт на квадратный метр показало слишком много плавления, чтобы быть совместимым с данными, основанными на космическом пространстве, за исключением одного места: области в глубинах моря Росса, известной интенсивными вода течет. Эта область требовала теплового потока не менее 150-180 милливатт на квадратный метр. Однако сейсмическая визуализация показала, что теплота мантии в этой области может достигать ледникового покрова через раскол, то есть разрыв в земной коре, например, появившийся в Великой рифтовой долине в Африке.

Считается, что мантийные плюмы — это узкие потоки скалы, которые поднимаются через мантию земли и распространяются как грибная крышка под земной корой. Плавучесть материала, часть которого расплавляется, заставляет кору подняться вверх. Теория мантийных плюмов была предложена в 1970-х годах для объяснения геотермальной активности, которая происходит далеко от границы тектонической плиты, такой как Гавайи и Йеллоустоун.

Мантийный шлейф земли Марийской птицы был сформирован от 50 до 110 миллионов лет назад задолго до появления ледникового покрова Западной Антарктиды. В конце последнего ледникового периода, около 11 000 лет назад, ледниковый покров прошел через период быстрой и устойчивой потери льда, когда изменения в глобальных погодных условиях и повышении уровня моря подтолкнули теплую воду ближе к ледяному покрову — так же, как и Cегодня.

«Наличие этого мантийного плюма важно, поскольку это говорит о том, что лед Антарктиды более уязвим в этой области: эта дополнительная теплота нагревает лед, что указывает на большую слабость перед лицом будущих и прошлых изменений в окружающей среде», говорят исследователи.