Etelämantereen alla on valtava vaippapilvi, joka saattaa selittää, miksi sen jäälevy on niin epävakaa
Etelämantereen jääkerroksen alla on mantere, jota peittävät joet ja järvet, joista suurin on Erie-järven kokoinen. Säännöllisen vuoden aikana jääpeite sulaa ja jäätyy uudelleen, jolloin järvet ja joet täyttyvät ajoittain ja valuvat nopeasti sulamisvedestä. Tämä prosessi helpottaa Etelämantereen jäätyneen pinnan liukumista ympäriinsä ja nousta ja laskea paikoin jopa 6 metriä (20 jalkaa).
Mukaan a uusi tutkimus NASAn Jet Propulsion Laboratoryn tutkijoiden johdolla Marie Byrd Landina tunnetun alueen alla saattaa olla vaippapilvi. Tämän geotermisen lämmönlähteen läsnäolo voisi selittää osan sulamisesta, joka tapahtuu levyn alla ja miksi se on epävakaa nykyään. Se voisi myös auttaa selittämään, kuinka arkki romahti nopeasti menneisyydessä aikaisempien ilmastonmuutoskausien aikana.
Tutkimus, jonka otsikko on ' Länsi-Antarktiksen vaippapilven vaikutus jääpeitteen perusoloihin ', ilmestyi äskettäinJournal of Geophysical Research: Solid Earth. Tutkimusryhmää johti Helene Seroussi Jet Propulsion Laboratorysta Washingtonin yliopiston maa- ja planeettatieteiden laitoksen tutkijoiden tukemana. Alfred Wegener Institute, Helmholtzin napa- ja merentutkimuskeskus Saksassa.
Jäätiköt nähtiin NASAn Operation IceBridge -tutkimuslennon aikana Länsi-Antarktikselle 29. lokakuuta 2014. Kiitokset: NASA/Michael Studinger
Etelämantereen jääkerroksen liike ajan myötä on aina kiinnostanut maapallon tutkijoita. Mittaamalla jäälevyn nousu- ja laskunopeutta tutkijat pystyvät arvioimaan, missä ja kuinka paljon vettä sulaa pohjassa. Näiden mittausten ansiosta tutkijat alkoivat ensin spekuloida lämmönlähteiden läsnäolosta Etelämantereen jäätyneen pinnan alla.
Ehdotuksen, että Marie Byrd Landin alla on vaippapilvi, esitti ensimmäisen kerran 30 vuotta sitten Wesley E. LeMasurier , tiedemies Colorado Denverin yliopistosta. Hänen tekemänsä tutkimuksen mukaan tämä oli mahdollinen selitys alueelliselle vulkaaniselle aktiivisuudelle ja topografiselle kupolipiirteelle. Mutta vasta äskettäin seismiset kuvantamistutkimukset tarjosivat tukea tälle vaippapilvelle.
Marie Byrd Landin alla olevan alueen suorat mittaukset eivät kuitenkaan ole tällä hetkellä mahdollisia. Siksi JPL:n Seroussi ja Erik Ivins luottivat siihen Ice Sheet System -malli (ISSM) vahvistaakseen sumun olemassaolon. Tämä malli on pohjimmiltaan numeerinen esitys jäälevyn fysiikasta, jonka ovat kehittäneet JPL:n ja Kalifornian yliopiston Irvine tutkijat.
Varmistaakseen mallin realistisuuden Seroussi ja hänen tiiminsä käyttivät havaintoja jäälevyn korkeuden muutoksista useiden vuosien aikana. Nämä suoritettiin NASA:n toimesta Jää, pilvet ja maan korkeussatelliitti (ICESat) ja niiden ilmassa Operaatio IceBridge kampanja. Näillä tehtävillä on mitattu Etelämantereen jäätikköä vuosia, mikä on johtanut erittäin tarkkojen kolmiulotteisten korkeuskarttojen luomiseen.
Näkymä vuorista ja jäätiköistä Etelämantereen Marie Byrd Landissa IceBridgen tutkimuslennon aikana 2.11.2014. Kiitokset: NASA / Michael Studinger
Seroussi myös paransi ISSM:ää sisällyttämällä siihen luonnolliset lämmön ja lämmön kuljetuksen lähteet, jotka johtavat jäätymiseen, sulamiseen, nestemäiseen veteen, kitkaan ja muihin prosesseihin. Nämä yhdistetyt tiedot asettivat voimakkaita rajoituksia sallituille sulamisnopeuksille Etelämantereella ja antoivat tiimille mahdollisuuden suorittaa kymmeniä simulaatioita ja testata monenlaisia mahdollisia paikkoja vaippasuihkulle.
He havaitsivat, että vaippapilven aiheuttama lämpövirta ei ylitä 150 milliwattia neliömetriä kohti. Vertailun vuoksi, alueilla, joilla ei ole vulkaanista toimintaa, esiintyy tyypillisesti 40–60 milliwattia, kun taas maalämpöpisteissä – kuten alla olevalla alueella. Yellowstonen kansallispuisto – kokea keskimäärin noin 200 milliwattia neliömetriä kohden.
Siellä missä he suorittivat simulaatioita, jotka ylittivät 150 milliwattia neliömetriä kohti, sulamisnopeus oli liian korkea verrattuna avaruustietoihin. Paitsi yhdessä paikassa, joka oli Rossinmeren sisämaa-alue, jonka tiedetään kokevan voimakkaita vesivirtauksia. Tämä alue vaati vähintään 150-180 milliwatin lämpövirtauksen neliömetriä kohti, jotta se olisi linjassa havaittujen sulamisnopeuksien kanssa.
Tällä alueella seisminen kuvantaminen on myös osoittanut, että lämmitys saattaa päästä jäälevyyn Maan vaipan halkeaman kautta. Tämä on myös yhdenmukainen vaippapilven kanssa, jonka uskotaan olevan kapeita kuuman magman virtoja, jotka nousevat maan vaipan läpi ja leviävät maankuoren alle. Tämä viskoosi magma ilmapallot sitten kuoren alle ja saa sen pullistumaan ylöspäin.
Lämpötilan muutokset Etelämantereen jääpeitteessä viimeisen 50 vuoden aikana, mitattuna celsiusasteina. Kiitos: NASA/GSFC Scientific Visualization Studio
Jos jää on pillun päällä, tämä prosessi siirtää lämpöä jäälevyyn, mikä aiheuttaa merkittävää sulamista ja valumista. Lopulta Seroussi ja hänen kollegansa tarjoavat vakuuttavia todisteita – pinta- ja seismistietojen yhdistelmään perustuen – Länsi-Antarktiksen jääkerroksen alla olevasta pintatulvasta. He arvioivat myös, että tämä vaippapilvi muodostui noin 50–110 miljoonaa vuotta sitten, kauan ennen Länsi-Antarktiksen jääpeitteen syntymistä.
Noin 11 000 vuotta sitten, kun viimeinen jääkausi päättyi, jäätikkö koki nopean ja jatkuvan jäähäviön ajanjakson. Kun globaalit säämallit ja merenpinnan nousu alkoivat muuttua, lämmintä vettä työnnettiin lähemmäs jäälevyä. Seroussin ja Irvinsin tutkimus viittaa siihen, että vaipan pylväs voisi helpottaa tällaista nopeaa häviämistä nykyään, aivan kuten se teki viime jääkauden välisen ajanjakson alkaessa.
Länsi-Antarktiksen jääpeitteen häviämislähteiden ymmärtäminen on tärkeää, jotta voidaan arvioida, kuinka nopeasti jää voi hävitä siellä, mikä on lähinnä ilmastonmuutoksen vaikutusten ennustamista. Koska maapallo käy jälleen läpi globaaleja lämpötilamuutoksia – tällä kertaa ihmisen toiminnasta johtuen – on välttämätöntä luoda tarkkoja ilmastomalleja, jotka kertovat meille, kuinka nopeasti napajää sulaa ja merenpinta nousee.
Se myös kertoo ymmärrystämme siitä, kuinka planeettamme historia ja ilmastomuutokset liittyvät toisiinsa ja mikä vaikutus niillä oli sen geologiseen kehitykseen.
Lisälukemista: NASA , Journal of Geophysical Research