Під крижаним покривом Антарктики лежить материк, вкритий річками та озерами, найбільший з яких розміром є озеро Ері. Протягом регулярного року крижаний покрив тане та промерзає, внаслідок чого озера та річки періодично швидко заповнюються та стікають із талої води. Цей процес полегшує замерзлу поверхню Антарктиди ковзання навколо, а в деяких місцях підніматися і падати на цілих 6 метрів (20 футів).
Згідно з новим дослідженням, проведеним дослідниками з лабораторії реактивного руху НАСА, під районом, відомим як Марі Берд Ленд, може бути шматок мантії. Наявність цього геотермального джерела тепла могло пояснити деяке плавлення, яке відбувається під простирадлом, і чому воно нестабільне сьогодні. Це також може допомогти пояснити, як лист провалювався в минулому за попередні періоди зміни клімату.
Дослідження під назвою "Вплив пластика мантії Західної Антарктики на базальні умови крижаного покриву" нещодавно з'явилося в Журнал геофізичних досліджень: Тверда Земля. Дослідницьку групу очолювала Олена Серуссі з Лабораторії реактивних двигунів за підтримки дослідників з кафедри земних і планетних наук Вашингтонського університету та Інституту Альфреда Вегенера, Центру полярних і морських досліджень Німеччини.
Рух льодовикового покриву Антарктиди з часом завжди викликав інтерес для вчених Землі. Виміряючи швидкість, з якою піднімається і падає крижаний покрив, вчені можуть оцінити, де і скільки тане вода в основі. Саме завдяки цим вимірюванням вчені вперше почали міркувати про наявність джерел тепла під мерзлою поверхнею Антарктиди.
Пропозиція про те, що мантійський шлейф існує при Мері Берд Ленд, вперше виступила 30 років тому Уеслі Е. Лемасюр'є, вчений з університету Колорадо в Денвері. Згідно з проведеним ним дослідженням, це стало можливим поясненням регіональної вулканічної діяльності та особливості топографічного купола. Але лише нещодавно сейсмічні описи зображень пропонували підтвердження цього мантійного шлейфу.
Однак прямі вимірювання регіону під землею Марі Берд наразі неможливі. Отже, чому Серуссі та Ерік Івінс з JPL спиралися на модель системи крижаних листів (ISSM), щоб підтвердити існування шлейфу. Ця модель, по суті, є числовим зображенням фізики крижаного покриву, яке було розроблено вченими JPL та Каліфорнійського університету, Ірвайн.
Щоб модель була реалістичною, Серуссі та її команда звернули увагу на спостереження за зміною висоти льодового покриву, здійснені протягом багатьох років. Вони були проведені НАСА "Лід, Хмари" та "Супутник підняття земель" (ICESat) та їх повітряна кампанія "Операція IceBridge". Ці місії роками вимірювали льодовиковий покрив Антарктики, що призвело до створення дуже точних карт тривимірних висот.
Seroussi також розширив функцію ISSM, включаючи природні джерела нагрівання та теплового транспорту, які призводять до замерзання, плавлення, рідкої води, тертя та інших процесів. Ці об'єднані дані покладають потужні обмеження на допустимі показники плавлення в Антарктиді, і дозволяють команді запускати десятки моделей і перевіряти широкий спектр можливих місць для пластика мантії.
Вони виявили, що тепловий потік, спричинений шлейфом мантії, не повинен перевищувати більше 150 міліват на квадратний метр. Для порівняння, у регіонах, де немає вулканічної активності, зазвичай спостерігається потік подвигу від 40 до 60 міліват, тоді як геотермальні гарячі точки - як у Національному парку Йеллоустоун - в середньому близько 200 міліват на квадратний метр.
Там, де вони проводили моделювання, що перевищувало 150 млн. Ватт на квадратний метр, швидкість плавлення була занадто високою порівняно з космічними даними. За винятком одного місця, яке було районом у внутрішній частині Россового моря, яке, як відомо, має інтенсивні потоки води. Цей регіон потребував теплового потоку не менше 150-180 міліват на квадратний метр, щоб вирівняти його спостережувані норми плавлення.
У цьому регіоні сейсмічні зображення також показали, що нагрівання може досягати крижаного покриву через розрив земної мантії. Це теж узгоджується з мантійним шлейфом, який, як вважають, вузькими потоками гарячої магми, що піднімається через мантію Землі і поширюється під земною корою. Ця в'язка магма потім повітряна куля під землею і змушує її випинатися вгору.
Там, де лід лежить над шлейфом, цей процес передає тепло в крижаний покрив, викликаючи значне плавлення та стік. Зрештою, Серуссі та її колеги надають переконливі докази - засновані на поєднанні поверхневих та сейсмічних даних - про поверхневий шлейф під крижаним покривом Західної Антарктиди. Вони також оцінюють, що цей мантійний шлейф сформувався приблизно 50-110 мільйонів років тому, задовго до появи криги Західного Антарктики.
Приблизно 11000 років тому, коли закінчився останній льодовиковий період, крижаний покрив пережив період швидких, стійких втрат льоду. Коли глобальні погодні зміни та підвищення рівня моря почали змінюватися, тепла вода підштовхувалася ближче до крижаного покриву. Дослідження Серуссі та Ірвінса свідчать про те, що мантійний шлейф сьогодні може сприяти цьому виду швидких втрат, настільки ж, як це було зроблено під час останнього настання міжльодовикового періоду.
Розуміння джерел втрат крижаного покриву під Західною Антарктидою є важливим для того, щоб оцінити швидкість, з якою там може бути загублений лід, що по суті є передбаченням наслідків змін клімату. Зважаючи на те, що Земля знову переживає глобальні зміни температури - цього разу завдяки людській діяльності - важливо створити точні кліматичні моделі, які дозволять нам знати, як швидко тане полярний лід і підвищуватиметься рівень моря.
Він також інформує про наше розуміння того, як пов’язані історія і зміни клімату нашої планети та який вплив вони мали на її геологічну еволюцію.
