Zamarzanie wody przyspiesza lądolód i zmienia nasze rozumienie wielkich mas lodowych

Grenlandia. Fot. NASA

Grenlandia. Fot. NASA

Wykorzystując techniki radarowe odkryto przy dnie lądolodu Grenlandii tajemnicze lodowe struktury wysokie na kilometr. Powstały one na samym spodzie lądolodu z wody, która zamarzając wygina i deformuje warstwy nadległe. Odkrycie opisane w najnowszym numerze Nature Geoscience ma szersze implikacje, a znajomość procesów, które zachodzą pod lodem była do tej pory skromna.

Mimo tego, że glacjolodzy od dawna wiedzieli, że ciśnienie i tarcie mogą topić lądolód od spodu, nikt nie spodziewał się, że zamarzająca woda może deformować jego przypominającą tort horyzontalnie warstwowaną strukturę. Latając nad północną Grenlandią z misją NASA IceBridge, geofizyczka Kirsteen Tinto śledziła na ekranie aktualne odczyty z radaru. „Kiedy latasz nad tą białą, płaską przestrzenią jest tak nudno, że ludzie niemal zasypiają – tort, tort, tort. Ale nagle na ekranie pojawiły się te formy. To było bardzo ekscytujące, miało się poczucie obserwowania tych niewidzialnych procesów zachodzących pod lodem”, opowiadała Tinto.

Radarowy przekrój przez lądolód Grenlandii. Zamarzanie wody na dnie lądolodu powoduje rozrost "jednostek bazalnych" i deformację otaczających je warstw. Fot. Mike Wolovick

Radarowy przekrój przez lądolód Grenlandii. Zamarzanie wody na dnie lądolodu powoduje rozrost „jednostek bazalnych” (po lewej) i deformację otaczających je warstw. Fot. Mike Wolovick

Badania radarowe lądolodu Grenlandii prowadzone były od kilku dekad, ale do tej pory wiele z obserwowanych subglacjalnych wyniosłości powodujących deformacje warstw lodu branych było za zwykłe podlodowe wzgórza. Najnowsze instrumenty zainstalowane na pokładzie samolotu misji IceBridge, a także analizy pola grawitacyjnego, pozwoliły na stwierdzenie, że wiele z tych odbić radarowych pochodzi nie od skał, ale od specyficznych struktur „obcego” lodu.

Struktury te, nazwane w artykule „jednostkami bazalnymi” (przydennymi), zbudowane są z zamarzniętej wody bazalnej, całkowicie pozbawionej bąbelków, i otoczone są zniekształconymi warstwami lodu pochodzącymi z normalnej akumulacji śniegu. Autorzy znaleźli te tajemnicze struktury w strefie krawędziowej lądolodu Grenlandii, gdzie jeziora i potoki supraglacjalne spływają po powierzchni. Woda z tych jezior i rzek wpada szczelinami i pęknięciami w lodzie w głąb, aż przedostaje się do podłoża, gdzie najwyraźniej część z niej zamarza.

Radarowy przekrój przez lądolód Grenlandii. Zamarzanie wody na dnie lądolodu powoduje rozrost "jednostek bazalnych" i deformację otaczających je warstw. Fot. Mike Wolovick

Radarowy przekrój przez jednostkę bazalną. Zamarzanie wody na dnie lądolodu powoduje rozrost „jednostek bazalnych” i deformację otaczających je warstw. Fot. Mike Wolovick

Badacze oceniają, że tajemnicze jednostki bazalne pokrywają ok. 10% podłoża północnej Grenlandii, ale stają się one większe i liczniejsze w sektorach, gdzie ruch lodu kanalizuje się w strumienie lodowe lub lodowce wypustowe. „Widzimy więcej tych struktur w miejscach, gdzie lądolód zaczyna szybko płynąć”, powiedziała Robin Bell, główna autorka badań i geofizyczka z Columbia University w Nowym Jorku. Może to wskazywać na pewien związek przyczynowo-skutkowy między zamarzaniem, a prędkością płynięcia. Autorzy są jednak bardzo ostrożni.

Wnioski płynące z artykułu nie są jednoznaczne, a wpływ zamarzania na dynamikę płynięcia lądolodu pozostaje jedynie w sferze spekulacji. Autorzy domyślają się, że gdy woda zamarzająca przy dnie przez setki i tysiące lat oddaje znaczne ilości ciepła przemiany fazowej do otoczenia. „Wydaje się nam, że proces ponownego zamarzania podnosi, deformuje i ogrzewa lód powyżej, czyniąc go bardziej plastycznym i szybciej płynącym”, wyjaśniła Bell.

Co ważne, przewidywana intensyfikacja topnienia spowodowana zmianami klimatycznymi dostarczać będzie do podłoża coraz więcej wody pochodzącej z topnienia. Od lat wiadomo, że dostawa wody do dna znacząco przyspiesza spływ lodu, ponieważ działa ona jak smar zmniejszający tarcie między lądolodem, a podłożem. Jeżeli mechanizm ogrzewania lodu zaproponowany przez Bell i innych zostanie potwierdzony, będzie to oznaczać, że woda przyspiesza ruch lodu także w inny sposób, oraz że reakcja lądolodów na zmiany klimatu jest jeszcze bardziej skomplikowana niż nam się wydawało. Na tym etapie trudno jednak przewidzieć jak coraz większa dostawa wody wpłynie na skalę zamarzania.

Mimo wielu niewiadomych, odkrycie Bell i jej kolegów jest bardzo ważne. Do tej pory bardzo mało wiedzieliśmy o zamarzaniu wody pod lądolodami, jak i ogólnie o procesach subglacjalnych i ich wpływie na zachowanie wielkich mas lodowych. Teraz mamy szerzej otwarte oczy i tylko kwestią czasu są kolejne odkrycia rzucające nowe światło na ewolucję lądolodów dawnych i współczesnych.

Źródła:
Robin E. Bell, Kirsteen Tinto, Indrani Das, Michael Wolovick, Winnie Chu, Timothy T. Creyts, Nicholas Frearson, Abdulhakim Abdi, John D. Paden. Deformation, warming and softening of Greenland’s ice by refreezing meltwater. Nature Geoscience, 2014; DOI: 10.1038/ngeo2179
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/06/140615143832.htm
Advertisements

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s