Сверху Антарктический ледяной щит может показаться спокойным вечным ледяным покровом, который сковывает Антарктиду вот уже миллионы лет. Но самый толстый ледяной щит может достигать тысячи метров в глубину, и он скрывает под собой сотни талых озер там, где его основание встречается с коренными породами континента. Глубоко под поверхностью некоторые из этих озер постоянно наполняются и стекают через систему водных путей, которые в конечном итоге приводят в океан.

Теперь, с помощью самого современного лазерного прибора для наблюдения за Землей, который NASA когда-либо запускало в космос, ученые улучшили свои карты этих скрытых озерных систем под ледниковым щитом Западной Антарктики и обнаружили еще два подобных объекта.

Новое исследование дает важную информацию для обнаружения новых подледниковых озер из космоса, а также для оценки того, как эта скрытая водопроводная система влияет на скорость, с которой лед скользит в Южный океан, добавляя пресную воду, которая может изменить ее циркуляцию и экосистемы.

Спутник NASA Ice, Cloud and Land Elevation Satellite 2 или ICESat-2 позволил ученым точно нанести на карту подледниковые озера. Спутник измеряет высоту поверхности льда, которая, несмотря на свою огромную толщину, поднимается или опускается, когда озера наполняются или опорожняются под ледяным покровом.

Исследование, опубликованное в Geophysical Research Letters, объединяет данные о высоте, полученные от предшественника ICESat-2, первоначальной миссии ICESat, а также со спутника Европейского космического агентства, предназначенного для мониторинга толщины полярного льда, CryoSat-2.

Гидрологические системы под антарктическим ледяным покровом десятилетиями оставались загадкой. Ситуация начала меняться в 2007 году, когда Хелен Аманда Фрикер, гляциолог из Института океанографии Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего, совершила прорыв, который помог обновить классическое понимание подледниковых озер в Антарктиде.

Используя данные оригинального спутника ICESat в 2007 году, Фрикер впервые обнаружил, что под быстро текущими ледяными потоками Антарктиды целая сеть озер соединяется друг с другом, наполнявшихся и осушавшихся с течением времени. Раньше считалось, что эти озера статически удерживают талую воду.

Ученые предположили, что подледный водообмен в Антарктиде является результатом сочетания факторов, включая колебания давления, оказываемого массивным весом льда наверху, трение между слоем ледяного покрова и скалами под ним, а также тепло, исходящее от Земли внизу изолировано толщиной льда. Это резко контрастирует с ледниковым покровом Гренландии, где озера у дна льда заполняются талой водой, которая просочилась через трещины и отверстия на поверхности.

Новое исследование показывает, что группа озер, включая озера Конвей и Мерсер под ледяными потоками Мерсер и Уилланс в Западной Антарктиде, переживает период осушения в третий раз с тех пор, как первоначальная миссия ICESat начала измерять изменения высоты на поверхности ледяного покрова. в 2003 году. Два недавно открытых озера также находятся в этом регионе.

Помимо предоставления жизненно важных данных, исследование также показало, что очертания или границы озер могут постепенно изменяться по мере того, как вода входит и выходит из водохранилищ.

Почему это так важно?

Точные измерения базальной талой воды имеют решающее значение, если ученые хотят лучше понять подледниковую водопроводную систему Антарктиды и то, как вся эта пресная вода может изменить скорость ледяного покрова над поверхностью или циркуляцию океана, в который она в конечном итоге впадает.

Огромный куполообразный слой льда, покрывающий большую часть континента, антарктический ледяной щит медленно течет наружу из центральной части континента, как сверхгустой мед. Но по мере приближения льда к берегу его скорость резко меняется, превращаясь в ледяные потоки, похожие на реки, которые стремительно направляют лед к океану со скоростью до нескольких метров в день. Насколько быстро или медленно движется лед, частично зависит от того, как талая вода смазывает ледяной щит, когда он скользит по лежащей ниже коренной породе.

Когда ледяной покров движется, на нем появляются трещины, трещины и другие дефекты. Когда озера подо льдом набирают или теряют воду, они также деформируют замерзшую поверхность наверху. Большой или маленький, ICESat-2 отображает эти изменения высоты с точностью до нескольких дюймов, используя систему лазерного высотомера, которая может измерять поверхность Земли с беспрецедентной точностью.

Отслеживание этих сложных процессов с помощью долгосрочных спутниковых миссий предоставит важную информацию о судьбе ледяного покрова. Важная часть того, что гляциологи открыли о ледяных щитах за последние 20 лет, основана на наблюдениях за тем, как полярный лед изменяется в ответ на потепление в атмосфере и океане, но скрытые процессы, такие как то, как системы озер переносят воду подо льдом, будут также сыграют ключевую роль в будущих исследованиях Антарктического ледяного щита.

Водная система, которая связана со всей Землей

То, как пресная вода из ледяного покрова может повлиять на циркуляцию Южного океана и его морские экосистемы, является одним из наиболее охраняемых секретов Антарктиды. Поскольку подледниковая гидрология континента играет ключевую роль в перемещении этой воды, ученые акцентируют внимание на связи ледникового щита с остальной частью планеты.

Группа ученых исследовала эту связь между пресной водой и Южным океаном, но на этот раз рассматривая озера у поверхности шельфового ледника, большую ледяную плиту, которая плавает в океане как продолжение ледяного покрова. В их исследовании сообщается, что в 2019 году большое, покрытое льдом озеро внезапно обрушилось после того, как на дне озера образовалась трещина или трещина в основании шельфового ледника Амери в Восточной Антарктиде.

Используя данные ICESat-2, команда проанализировала резкие изменения ландшафта шельфового ледника. Событие оставило долину, или провал, драматическую депрессию площадью около четырех квадратных миль (около 10 квадратных километров), что более чем в три раза превышает размер Центрального парка Нью-Йорка. Трещина направила почти 200 миллиардов галлонов пресной воды с поверхности шельфового ледника в океан внизу в течение трех дней.

Летом тысячи бирюзовых озер с талой водой украшают яркую белую поверхность шельфовых ледников Антарктиды. Но это внезапное событие произошло в середине зимы, когда ученые ожидают, что вода на поверхности шельфового ледника полностью замерзнет. Поскольку спутник ICESat-2 вращается вокруг Земли с точно повторяющимися траекториями движения земли, его лазерные лучи могут показать резкие изменения ландшафта до и после осушения озера, даже в темноте полярной зимы.

Источник: Земная обсерватория NASA.
Профиль высот, приведенный выше, был получен спутником NASA для измерения высоты льда, облаков и суши 2 (ICESat-2) с использованием усовершенствованной системы топографического лазерного высотомера (ATLAS).

Роланд Уорнер, гляциолог из Австралийской антарктической программы партнерства в Университете Тасмании и ведущий автор исследования, впервые заметил покрытый шрамами шельфовый ледник на снимках со спутника Landsat 8, совместной миссии NASA и Геологической службы США. Событие осушения, скорее всего, было вызвано процессом гидроразрыва, в котором масса воды в озере привела к поверхностной трещине, проходящей прямо через шельфовый ледник в океан внизу, сказал Уорнер.

Талая вода в озерах и ручьях на шельфовых ледниках Антарктиды обычна в теплые месяцы. И поскольку ученые ожидают, что эти талые озера станут более распространенными по мере повышения температуры воздуха, риск гидроразрыва также может возрасти в ближайшие десятилетия. Тем не менее, команда пришла к выводу, что еще слишком рано определять, вызвало ли потепление климата Антарктиды исчезновение наблюдаемого озера на шельфовом леднике Амери.

Наблюдение за образованием долины с помощью данных альтиметрии было редкой возможностью, но это также тот тип событий, который гляциологи должны анализировать, чтобы изучить всю динамику льда, имеющую отношение к моделям Антарктиды.

 ← Читайте нас в Facebook