Bilim adamları, Antarktika buzu altındaki tortullarda devasa bir yeraltı suyu sistemi keşfettiler.

Daha önce haritalanmamış rezervuarlar buzulları hızlandırabilir ve karbon salabilir.

Birçok araştırmacı, buzullarda bulunan donmuş formun davranışını anlamak için sıvı suyun anahtar olduğuna inanıyor. Eriyen suyun çakıllı tabanlarını yumuşattığı ve denize doğru yürüyüşünü hızlandırdığı bilinmektedir. Son yıllarda, Antarktika’daki bilim adamları, birbirine bağlı yüzlerce Sıvı göller ve nehirler Buzun içinde tehdit edildi. Muhtemelen şimdiye kadarki en büyük su rezervlerini içeren buzun altındaki kalın tortu havzalarını fotoğrafladılar. Ancak şimdiye kadar hiç kimse buzun altındaki tortularda önemli miktarda sıvı su bulunduğunu doğrulamadı ve buzla nasıl etkileşime girdiğini araştırmadı.

Şimdi, bir araştırma ekibi ilk kez Batı Antarktika’nın derin çökellerinde aktif olarak dolaşan büyük bir yeraltı suyunun haritasını çıkardı. Muhtemelen Antarktika’da yaygın olan bu tür sistemlerin, donmuş kıtanın iklim değişikliğine nasıl tepki verdiği veya iklim değişikliğine nasıl katkıda bulunabileceği üzerinde henüz bilinmeyen etkileri olabileceğini söylüyorlar. Araştırmayı dergide yayınlamak Bilim 5 Mayıs 2022’de.

Whillans Buz Akıntısı’ndaki anket siteleri. Elektromanyetik görüntüleme istasyonları iki ortak alana kuruldu (sarı işaretler). Ekip, kırmızı noktalarla gösterilen diğer görevleri yerine getirmek için daha geniş alanlara gitti. Daha büyük bir versiyonunu görmek için resmin üzerine tıklayın. Kredi bilgileri: Chloe Gustafson’ın izniyle

Araştırmayı yüksek lisans öğrencisi olarak yürüten çalışmanın baş yazarı Chloe Gustafson,[{” 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.

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.

2018’in sonlarında, bir USAF LC-130 kayak jeti, Gustafson’u, Lamont Doherty jeofizikçisi Kerry Key, Colorado Maden Okulu jeofizikçisi Matthew Siegfried ve Whillans’ta dağcı Megan Seifert ile birlikte vurdu. Görevleri: doğrudan yüzeye yerleştirilmiş jeofizik araçları kullanarak tortulları ve özelliklerini daha iyi haritalamak. Bir şeyler ters giderse herhangi bir yardımın ötesinde, altı yorucu hafta seyahat etmek, karı kazmak, makine dikmek ve sayısız diğer işleri alacaktı.

Ekip, gezegenin atmosferinde üretilen doğal elektromanyetik enerjinin Dünya’ya nüfuzunu ölçen manyetik görüntüleme adı verilen bir teknoloji kullandı. Buz, tortu, tatlı su, tuzlu su ve ana kaya elektromanyetik enerjiyi çeşitli derecelerde iletir; Araştırmacılar, farklılıkları ölçerek farklı öğelerin MRI benzeri haritalarını oluşturabilirler. Ekip, araçlarını bir seferde yaklaşık bir gün boyunca kar çukurlarına yerleştirdi, sonra onları kazdı ve taşıdı ve sonunda yaklaşık kırk yerde okumalar yaptı. Ayrıca, alttaki kaya, tortu ve buzu karakterize etmeye yardımcı olmak için başka bir ekip tarafından toplanan Dünya’dan yayılan doğal sismik dalgaları yeniden analiz ettiler.

Analizleri, konuma bağlı olarak tortunun, şeyle çarpmadan önce buz tabanının altında yarım kilometreden yaklaşık iki kilometreye kadar uzandığını gösterdi. Sedimentin yol boyunca sıvı su ile doldurulduğunu doğruladılar. Araştırmacılar, tamamen çıkarılırsa, 220 ila 820 metre yüksekliğinde bir su sütunu oluşturacağını tahmin ediyor – buz tabanındaki ve içindeki sığ hidrolojik sistemlerden en az 10 kat daha sığ – ve muhtemelen çok daha fazlası. .

Tuzlu su, enerjiyi tatlı sudan daha iyi iletir, bu nedenle yeraltı suyunun derinlikle daha tuzlu hale geldiğini de gösterebildiler. Key, bunun mantıklı olduğunu söyledi, çünkü çökeltilerin uzun zaman önce bir deniz ortamında oluştuğuna inanılıyor. Okyanus suları en son, yaklaşık 5.000 ila 7.000 yıl önce ılık bir dönemde Whillans’ın kapladığı alana ulaşmış ve tortuları tuzlu suyla doyurmuş olabilir. Buz tekrar ilerlediğinde, yukarıdan gelen basınçtan ve buz tabanındaki sürtünmeden eriyen tatlı suyun üst tortulara doğru itildiği açıktı. Key, bugün filtrelemeye ve karışmaya devam edebileceğini söyledi.

Araştırmacılar, tatlı suyun tortuya bu yavaş boşalmasının, suyun buzun tabanında birikmesini önleyebileceğini söylüyorlar. Bu, buzun ileri hareketinde bir fren görevi görebilir. Diğer bilim adamları tarafından buz akışı sabit hattında yapılan ölçümler – karadaki buz akımının yüzen buz rafıyla buluştuğu nokta – buradaki suyun normal deniz suyundan biraz daha az tuzlu olduğunu gösteriyor. Bu, tatlı suyun tortudan okyanusa aktığını, daha fazla eriyik suyunun girmesine yol açtığını ve sistemi sabit tuttuğunu gösterir.

Ancak araştırmacılar, buzun yüzeyinin çok ince olması durumunda – iklimin ısınmasıyla belirgin bir olasılık – su akışının yönünün tersine çevrilebileceğini söylüyorlar. Askıya alınan basınçlar azalacak ve daha derindeki yeraltı suları buz tabanına doğru akmaya başlayabilir. Bu, buz tabanının yağlanmasını artırabilir ve ileri hareketini artırabilir. (Whillans zaten günde yaklaşık 1 metre denize doğru ilerliyor – buzullar için çok hızlı.) Ayrıca, derin yeraltı suyu yukarı doğru akıyorsa, şeylde doğal olarak üretilen jeotermal ısıyı uzaklaştırabilir. Bu, buz tabanını eritebilir ve ileri doğru itebilir. Ama bunun olup olmayacağı ve ne ölçüde olacağı belli değil.

Gustafson, “Sonuçta, tortu geçirgenliği veya suyun ne kadar hızlı akabileceği konusunda önemli sınırlamalarımız yok.” Dedi. Hızlı bir tepki yaratacak büyük bir fark yaratır mı? Yoksa yeraltı suyunun büyük buz akışı şemasında küçük bir rolü var mı? “

Araştırmacılar, sığ tortullarda bilinen mikrop varlığının başka bir kırışıklık eklediğini söylüyor. Bu havzanın ve diğerlerinin aşağıda yerleşim görmüş olması muhtemeldir; Ve yeraltı suyu yükselmeye başlarsa, bu organizmaların kullandığı çözünmüş karbonu dışarı çıkaracaktır. Yanal yeraltı suyu akışı daha sonra bu karbonun bir kısmını okyanusa gönderecektir. Bu, Antarktika’yı zaten içinde yüzdüğü bir dünyada daha önce dikkate alınmayan bir karbon kaynağına dönüştürecektir. Ancak soru, bunun önemli bir etki yaratıp yaratmayacağıdır, dedi Gustafson.

Araştırmacılar, yeni çalışmanın bu soruları yanıtlamanın sadece başlangıcı olduğunu söylüyor. Yazdılar: “Derin yeraltı suyu dinamiklerinin varlığının doğrulanması, buzul akıntılarının davranışına ilişkin anlayışımızı değiştirdi ve bizi buzul altı su modellerini değiştirmeye zorlayacak.”

Diğer yazarlar, Scripps Oşinografi Enstitüsü’nden Helen Fricker, J. Central Washington Üniversitesi’nden Paul Winberry, Tulane Üniversitesi’nden Ryan Ventorelli ve Bigelow Oşinografi Laboratuvarı’ndan Alexander Michaud. Chloe Gustafson şimdi Scripps’te doktora sonrası araştırmacı.

Referans: Chloe D. Gustafson, Keri K, Matthew R. Siegfried, J. Paul Winberry, Helen A. Fricker, Ryan A. Mayıs 2022, Bilim.
DOI: 10.1126 / bilim.abm3301