Горячие новости из-под Антарктиды

Просмотров: 2771

Иллюстрация текучей воды под антарктическим материковым ледниковым покровом
Иллюстрация текучей воды под антарктическим материковым ледниковым покровом. Синими точками отмечены озера, реки указаны синими линиями.

 

Новое исследование американских ученых из NASA доказывает, что под западным краем Антарктиды находится мантийный плюм, который вызывает таяние льда.

Мантийный плюм — это узкие потоки аномально горячей породы, которая поднимается и затем расползается под земной корой. Это вызывает таяние льда и трещины на его поверхности, в результате чего целостность южного континента нарушается, и на нем образуются реки. Теория мантийных плюмов была выдвинута в 1970-х годах для объяснения геотермальной активности, которая происходит далеко от границы тектонической плиты, на таких территориях, как Гавайи и Йеллоустоун. Мантийный плюм в Антарктиде находится в Западной ее части, под Землей Мэри Бэрд. Континентальный рельеф земли Мэри Бэрд сформировался от 50 до 110 миллионов лет назад, задолго до появления ледникового покрова Западной Антарктиды, что объясняет образование озер и рек под ледниковым щитом.

Данная работа является важным исследованием, так как это может объяснить, почему ледниковый покров быстро менялся в эрах ранней жизни, и почему он так неустойчив сегодня. Равномерность и неподвижность ледникового покрова связана с количеством воды, которая его омывает. Это облегчает скольжение ледников. Если понять возникновение теплых источников и, как следствие, талой воды в Западной Антарктиде, то можно будет определить скорость, с которой лед будет таять и уходить в открытый океан.

Континентальный рельеф Антарктиды окружен реками и озерами. Самое большое из них — озеро Эри. Некоторые озера быстро образовываются и также быстро исчезают, заставляя постоянный ледниковый покров континента то подниматься (примерно на 6 метров), то понижаться. Такие изменения позволяют ученым вычислить, где находится и как образуется талая вода. Исследователи считают, что, если эти ледники растают, уровень Мирового океана может достичь показателя последнего межледникового периода, который закончился 125 тыс. лет назад. Береговая линия значительно сдвинется, и под водой окажется сегодняшняя прибрежная зона материков. Больше всего могут пострадать прибрежные страны.

Около 30 лет назад ученый из Денверского университета в штате Колорадо (University of Denver, США) предположил, что под западным краем Антарктиды, известным как Земля Мэри Бэрд (Marie Byrd Land), может проходить мантийный плюм. Тепло от мантийного плюма под Землей Мэри Бэрд может объяснить региональную вулканическую активность и топографическую куполообразную особенность. Для подтверждения этой идеи ученые Хелен Серусси (Helene Seroussi) и Эрик Ивинс (Erik Ivins) из NASA/Jet Propulsion Laboratory (JPL) использовали новейшие методы. Группа разработала численную модель мантийного плюма, чтобы посмотреть, сколько геотермального тепла потребуется для объяснения того, что видно на Земле Мэри Бэрд, включая выпуклости от мантийного плюма и гигантские подземные реки и озера Антарктиды. Они использовали модель системы Ice Sheet (ISSM) и создали численную модель физики материковых ледяных покровов, разработанную учеными JPL и Калифорнийским университетом. Э. Ирвин и Е. Серусси усовершенствовали ISSM для фиксирования естественных источников тепла.

Чтобы гарантировать реалистичность модели, ученые исследовали изменения высоты поверхности ледяного покрова, с помощью данных спутника NASA IceSat и воздушной кампанией Operation IceBridge. Поскольку местоположение и размер возможного мантийного плюма были неизвестны, они протестировали полный диапазон того, что было физически возможным для нескольких параметров, производя десятки различных симуляций.

Они обнаружили, что поток энергии от мантийного плюма должен составлять не более 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 Йеллоустонском национальном парке — известная геотермальная горячая точка — тепло снизу составляет около 200 милливатт на квадратный метр.

Моделирование ученых Е. Серусси и Э. Ивинса с использованием теплового потока выше 150 милливатт на квадратный метр показало слишком сильное плавление, чтобы быть совместимым с данными на основе космического пространства, за исключением одного места: области в глубине моря Росса, известной интенсивными потоками воды. Эта область требовала теплового потока не менее 150-180 милливатт на квадратный метр.

Однако визуализация сейсмических данных показала, что теплота мантии в этом регионе может достигать ледникового покрова через трещину, то есть пролом в земной коре, такой, как появился в Большой долине рифтов в Африке.


Литература:
Seroussi, H., E. R. Ivins, D. A. Wiens, and J. Bondzio (2017), Influence of a West Antarctic mantle plume on ice sheet basal conditions, J. Geophys. Res. Solid Earth, 122, 7127–7155, https://doi.org/10.1002/2017JB014423.


Д. Савинова (по материалам из открытых источников)

Печать

Joomla SEF URLs by Artio