Sub stratul de gheață din Antarctica, se află un continent care este acoperit de râuri și lacuri, dintre care cel mai mare este dimensiunea lacului Erie. Pe parcursul unui an obișnuit, foaia de gheață se topește și se înghețează, determinând ca lacurile și râurile să se umple periodic și să se scurgă rapid de apa topită. Acest proces face mai ușor suprafața înghețată a Antarcticii să alunece și să se ridice și să cadă în unele locuri cu până la 6 metri (20 de metri).
Potrivit unui nou studiu condus de cercetătorii de la Laboratorul de propulsie Jet de la NASA, s-ar putea să existe o penă de manta sub zona cunoscută sub numele de Marie Byrd Land. Prezența acestei surse de căldură geotermală ar putea explica o parte din topirea care are loc sub foaie și de ce este în prezent instabilă. De asemenea, ar putea ajuta la explicarea modului în care foaia sa prăbușit rapid în trecut în perioadele anterioare ale schimbărilor climatice.
Studiul, intitulat „Influența unui palton de manta din Antarctica de Vest pe condițiile bazale ale gheții”, a apărut recent în Journal of Geophysical Research: Solid Earth. Echipa de cercetare a fost condusă de Helene Seroussi de la Laboratorul de Propulsie Jet, cu sprijinul cercetătorilor de la Departamentul de Științe ale Pământului și Planetare de la Universitatea Washington și Institutul Alfred Wegener, Helmholtz Center for Polar and Marine Research din Germania.
Mișcarea gheții Antarcticii de-a lungul timpului a fost întotdeauna o sursă de interes pentru oamenii de știință ai Pământului. Măsurând ritmul cu care stratul de gheață crește și scade, oamenii de știință sunt capabili să estimeze unde și câtă apă se topește la bază. Din cauza acestor măsurători, oamenii de știință au început să speculeze despre prezența surselor de căldură sub suprafața înghețată a Antarcticii.
Propunerea potrivit căreia există un plumă de manta în cadrul lui Marie Byrd Land a fost făcută pentru prima dată în urmă cu 30 de ani de Wesley E. LeMasurier, un om de știință de la Universitatea din Colorado Denver. Conform cercetărilor efectuate, aceasta a constituit o posibilă explicație pentru activitatea vulcanică regională și o caracteristică a cupolei topografice. Dar abia mai recent sondajele de imagistică seismică au oferit dovezi de susținere pentru acest penaj de manta.
Cu toate acestea, măsurările directe ale regiunii de sub Marie Byrd Land nu sunt în prezent posibile. De aceea, Seroussi și Erik Ivins din JPL s-au bazat pe modelul de sistem de foi de gheață (ISSM) pentru a confirma existența penajului. Acest model este în esență o ilustrare numerică a fizicii foii de gheață, care a fost dezvoltat de oamenii de știință de la JPL și de la Universitatea din California, Irvine.
Pentru a se asigura că modelul este realist, Seroussi și echipa sa au atras observații privind modificările în altitudine ale stratului de gheață efectuate de-a lungul mai multor ani. Acestea au fost realizate prin intermediul satelitului Ice, Clouds și Elevation Land (ICESat) de la NASA și a campaniei lor IceBridge de operațiune aeriană. Aceste misiuni măsoară stratul de gheață din Antarctica de ani buni, ceea ce a dus la crearea de hărți tridimensionale foarte precise.
De asemenea, Seroussi a îmbunătățit ISSM pentru a include surse naturale de încălzire și transport de căldură care au ca rezultat înghețarea, topirea, apa lichidă, frecare și alte procese. Aceste date combinate au plasat constrângeri puternice asupra ratelor admisibile de topire în Antarctica și au permis echipei să ruleze zeci de simulări și să testeze o gamă largă de locații posibile pentru pluta mantalei.
Ceea ce au descoperit a fost că fluxul de căldură cauzat de ploaia de manta nu va depăși mai mult de 150 de miliți pe metru pătrat. Prin comparație, regiunile în care nu există activitate vulcanică se confruntă, de obicei, cu un flux de gestiune cuprins între 40 și 60 de miliți, în timp ce hotspoturile geotermale - precum cea de sub Parcul Național Yellowstone - experimentează în medie aproximativ 200 de miliți pe metru pătrat.
În cazul în care au efectuat simulări care depășeau 150 de miliți pe metru pătrat, rata de topire a fost prea mare în comparație cu datele din spațiu. Cu excepția unei singure locații, care era o zonă interioară a Mării Ross, despre care se știe că experimentează fluxuri intense de apă. Această regiune a necesitat un flux de căldură de cel puțin 150 până la 180 milliwatts pe metru pătrat pentru a se alinia cu ratele de topire observate.
În această regiune, imagini seismice au arătat, de asemenea, că încălzirea ar putea ajunge pe placa de gheață printr-o fisură în mantia Pământului. Acest lucru este, de asemenea, în concordanță cu un pen de manta, care se crede că sunt fluxuri înguste de magma fierbinte care se ridică prin mantaua Pământului și se răspândesc sub crustă. Această magmă vâscoasă se balonează sub crustă și o determină să se împingă în sus.
În cazul în care gheața se află peste partea de sus, acest proces transferă căldura în foaia de gheață, determinând topirea și scurgerea semnificativă. În cele din urmă, Seroussi și colegii ei furnizează dovezi convingătoare - bazate pe o combinație de date de suprafață și seismice - pentru o plumă de suprafață de sub stratul de gheață al Antarcticii de Vest. Ei estimează, de asemenea, că acest plumă de manta s-a format cu aproximativ 50 până la 110 milioane de ani în urmă, cu mult înainte de apariția gheții Antarcticii de Vest.
În urmă cu aproximativ 11.000 de ani, când s-a încheiat ultima epocă de gheață, foaia de gheață a cunoscut o perioadă de pierderi rapide și susținute de gheață. Pe măsură ce modelele meteo globale și creșterea nivelului mării au început să se schimbe, apa caldă a fost împinsă mai aproape de gheața. Studiul Seroussi și Irvins sugerează că penajul de manta ar putea facilita acest tip de pierderi rapide astăzi, la fel cum s-a întâmplat în ultima declanșare a unei perioade inter-glaciare.
Înțelegerea surselor de pierdere a straturilor de gheață din Antarctica de Vest este importantă în măsura în care se estimează viteza cu care se poate pierde gheața acolo, ceea ce este esențial pentru a prezice efectele schimbărilor climatice. Având în vedere că Pământul trece din nou prin schimbări globale de temperatură - de data aceasta, datorită activității umane - este esențial să creăm modele climatice precise care să ne anunțe cât de rapid se va topi gheața polară și nivelurile mării vor crește.
De asemenea, informează înțelegerea noastră despre legătura dintre istoria planetei și schimbările climatice și ce efecte au avut acestea asupra evoluției sale geologice.
