Gli scienziati hanno scoperto un enorme sistema sotterraneo nella calotta glaciale antartica

L’autrice principale Chloe Gustafson La climber Megan Seifert sta installando strumenti geofisici per misurare le acque sotterranee sotto il flusso ghiacciato dell’Antartide occidentale. Prestito: Kerry Key / Osservatorio terrestre Lamont-Doherty

I serbatoi mappati in precedenza potrebbero accelerare i ghiacciai e rilasciare carbonio.

Molti ricercatori ritengono che l’acqua liquida sia la chiave per comprendere il comportamento dei cavalli congelati che si trovano nei ghiacciai. L’acqua di fusione è nota per lubrificare le loro fondamenta di ghiaia e accelerare il loro viaggio verso il mare. Negli ultimi anni, gli scienziati antartici hanno scoperto centinaia di laghi liquidi e fiumi interconnessi che ondeggiano proprio all’interno del ghiaccio. E hanno raffigurato spesse pozze di sedimenti sotto il ghiaccio che potenzialmente contenevano le più grandi riserve d’acqua. Finora nessuno è stato in grado di inviare la soluzione perfetta, il che non è strano.

Ora, per la prima volta, il team di ricerca ha mappato il vasto sistema di acque sotterranee che circolano attivamente nei sedimenti profondi dell’Antartide occidentale. Dicono che tali sistemi, che probabilmente saranno comuni in Antartide, potrebbero avere conseguenze ancora sconosciute su come un continente ghiacciato risponde o forse addirittura contribuisce al cambiamento climatico. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Scienza: 5 maggio 2022

Siti di ricerca su Whillans Ice Stream

Indagini sul torrente ghiacciato di Williams. Sono state create stazioni di imaging elettromagnetico in due aree comuni (contrassegni gialli). La squadra si è recata in aree più ampie per completare altri compiti, indicati da punti rossi. Clicca sull’immagine per vedere una versione più grande. Assunto da Chloe Gustafson

“La gente pensava che ci potessero essere acque sotterranee profonde in questi sedimenti, ma finora nessuno ha fatto alcuna illustrazione dettagliata”, ha detto l’autrice principale Chloe Gustafson, che ha condotto lo studio come studentessa laureata.[{” attribute=””>Columbia University’s Lamont-Doherty Earth Observatory. “The amount of groundwater we found was so significant, it likely influences ice-stream processes. Now we have to find out more and figure out how to incorporate that into models.”

Scientists have for decades flown radars and other instruments over the Antarctic ice sheet to image subsurface features. Among many other things, these missions have revealed sedimentary basins sandwiched between ice and bedrock. But airborne geophysics can generally reveal only the rough outlines of such features, not water content or other characteristics. In one exception, a 2019 study of Antarctica’s McMurdo Dry Valleys used helicopter-borne instruments to document a few hundred meters of subglacial groundwater below about 350 meters of ice. But most of Antarctica’s known sedimentary basins are much deeper, and most of its ice is much thicker, beyond the reach of airborne instruments. In a few places, researchers have drilled through the ice into sediments, but have penetrated only the first few meters. Thus, models of ice-sheet behavior include only hydrologic systems within or just below the ice.

Matthew Siegfried Pulls Buried Electrode Wire

Coauthor Matthew Siegfried pulls up a buried electrode wire. Credit: Kerry Key/Lamont-Doherty Earth Observatory

This is a big deficiency; most of Antarctica’s expansive sedimentary basins lie below current sea level, wedged between bedrock-bound land ice and floating marine ice shelves that fringe the continent. They are thought to have formed on sea bottoms during warm periods when sea levels were higher. If the ice shelves were to pull back in a warming climate, ocean waters could re-invade the sediments, and the glaciers behind them could rush forward and raise sea levels worldwide.

The researchers in the new study concentrated on the 60-mile-wide Whillans Ice Stream, one of a half-dozen fast-moving streams feeding the Ross Ice Shelf, the world’s largest, at about the size of Canada’s Yukon Territory. Prior research has revealed a subglacial lake within the ice, and a sedimentary basin stretching beneath it. Shallow drilling into the first foot or so of sediments has brought up liquid water and a thriving community of microbes. But what lies further down has been a mystery.

https://www.youtube.com/watch?v=qt1veAPMUd0:

Alla fine del 2018, uno ski jet LC-130 della US Air Force ha fatto atterrare Gustafson nel geofisico di Lamont-Doherty Carrie Kee e il geofisico del Colorado Mining Matthew Siegfried nel Willans. La loro missione è mappare meglio i sedimenti և le loro proprietà utilizzando strumenti geofisici posti direttamente sulla superficie. Se qualcosa fosse andato storto, ci sarebbero volute sei faticose settimane di viaggio, scavando neve, piantando attrezzi e innumerevoli altre cose.

Il team ha utilizzato una tecnica chiamata risonanza magnetica per misurare la penetrazione dell’energia elettromagnetica naturale dalla Terra alla Terra. Ghiaccio, sedimenti, acqua dolce, acqua salata և Le rocce di base trasmettono vari gradi di energia elettromagnetica. Misurando le differenze, i ricercatori possono creare mappe simili alla risonanza magnetica di diversi elementi. Il team ha piantato i propri strumenti nelle buche di neve per un giorno o più, poi li ha scavati e spostati, leggendo infine in circa 40 posizioni. Hanno anche analizzato le onde sismiche naturali della terra, che sono state assemblate da un altro team per aiutare a distinguere tra substrato roccioso, sedimento e ghiaccio.

La loro analisi ha mostrato che, a seconda del terreno, i sedimenti si sono diffusi sotto la base di ghiaccio, da mezzo chilometro a circa due chilometri, prima di colpire la roccia di base. E hanno confermato che i sedimenti erano completamente pieni di acqua liquida. I ricercatori stimano che se fosse completamente estratto, formerebbe una colonna d’acqua alta da 220 a 820 metri, che è almeno 10 volte più grande del ghiaccio all’interno dei sistemi idrologici di superficie sottostanti, e forse molto di più. .

L’acqua salata trasmette energia meglio dell’acqua dolce, quindi sono stati in grado di dimostrare che le acque sotterranee stanno diventando più salate in profondità. Kane ha detto che ha senso, poiché si pensa che i sedimenti si siano formati molto tempo fa nell’ambiente marino. Le acque oceaniche raggiunsero probabilmente l’area che oggi è l’area coperta dai Villani circa 5.000-7.000 anni fa durante la stagione calda, riempiendo i sedimenti di acqua salata. Quando il ghiaccio riapparve, l’acqua appena sciolta che si era formata a seguito della pressione proveniente dall’alto ̷փ il contatto della base del ghiaccio avrebbe costretto apparentemente i sedimenti superiori. Probabilmente continua ad essere raffinato e misto oggi, ha detto Kay.

I ricercatori affermano che il lento rilascio di acqua dolce nei sedimenti può impedire l’accumulo di acqua alla base del ghiaccio. Questo può essere un ostacolo al movimento sul ghiaccio. Le misurazioni di altri scienziati basate sul flusso di ghiaccio, il punto in cui il flusso di ghiaccio terrestre incontra il ghiacciaio galleggiante, mostrano che l’acqua è leggermente meno salata dell’acqua di mare normale. Ciò implica che l’acqua dolce scorre attraverso i sedimenti nell’oceano, facendo spazio a più acqua di fusione e mantenendo stabile il sistema.

Tuttavia, i ricercatori affermano che se la superficie del ghiaccio fosse troppo sottile, il che è una chiara possibilità, poiché il clima si riscalda, la direzione del flusso d’acqua potrebbe cambiare. Le pressioni prevalenti diminuiranno, և le falde acquifere più profonde potrebbero iniziare a salire fino alla base ghiacciata. Questo può lubrificare ulteriormente la base del ghiaccio e aumentarne il movimento in avanti. (I whillan stanno già spostando il ghiaccio verso il mare, circa un metro al giorno, che è molto veloce per il ghiaccio glaciale). Inoltre, se l’acqua sotterranea profonda scorre verso l’alto, può trasportare calore geotermico, che si trova naturalmente nel substrato roccioso; può sciogliere di più la base del ghiaccio e spingerlo in avanti. Ma se questo accadrà non è chiaro.

“Dopo tutto, non abbiamo grandi restrizioni sulla permeabilità dei sedimenti o sulla velocità del flusso d’acqua”, ha affermato Gustafson. “Farà una grande differenza, che porterà a una risposta di fuga?” O le acque sotterranee sono un fattore minore nel più ampio schema di flusso del ghiaccio? ”

La ben nota presenza di batteri nei sedimenti superficiali si aggiunge a una ruga, affermano i ricercatori Questo bacino և gli altri sono probabilmente abitati più in basso; և Se le acque sotterranee iniziano a salire, introdurranno carbonio disciolto utilizzato da quegli organismi. Il flusso laterale delle acque sotterranee invierà quindi parte di questo carbonio nell’oceano. È possibile che l’Antartide si trasformi in un mondo di carbonio non ancora calcolato, che già galleggia lì. Ma ancora una volta, la domanda è se avrà un impatto significativo, ha detto Gustafson.

I ricercatori affermano che il nuovo studio è solo l’inizio. “La conferma dell’esistenza della dinamica delle acque sotterranee profonde ha cambiato la nostra percezione del comportamento del flusso di ghiaccio, costringendo i modelli dell’acqua subglaciale a cambiare”, hanno scritto.

Altri autori includono Helen Fricker della Scripps Institution of Oceanography, J. Paul Winberry della Central Washington University, Ryan Venturelli della Tulane University e Alexander Mihood del Bigelow Ocean Science Laboratory. Chloe Gustafson è attualmente una borsista post-dottorato presso Scripps.

Riferimento. “Sistema dinamico delle acque sotterranee mappato sotto la corrente di ghiaccio antartico” Chloe D. Gustafson, Carrie Key, Matthew R. Sigfrido, J. Paul Winbury, Helen A. Frickeri, Ryan A. Ventureli և Alexander B. Di Micho, 5: maggio 2022 Scienza:.
DOI: 10.1126 / science.abm3301:

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