Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z NASA dowiodło, że geotermalne źródło ciepła zwane pióropuszem płaszcza, głęboko pod ziemią w Marie Bird na Antarktydzie, wyjaśnia szybkie topnienie, które tworzy jeziora i rzeki pod pokrywą lodową. Chociaż źródło ciepła nie jest nowym ani rosnącym zagrożeniem dla pokrywy lodowej Antarktydy Zachodniej, może pomóc wyjaśnić, dlaczego pokrywa lodowa jest obecnie niestabilna.
Stabilność pokrywy lodowej jest ściśle związana z ilością wody wypływającej z dołu, co ułatwia ślizganie się lodowców. Zrozumienie źródeł i przyszłości topnienia wody na Antarktydzie Zachodniej jest ważne dla oceny tempa topnienia lodu i wzrostu poziomu wody w oceanie.
Lodowce Antarktydy są niestabilne i pełne rzek i jezior, z których największym jest jezioro Erie. Wiele jezior szybko się napełnia i opróżnia, powodując, że powierzchnia lodu tysiące stóp nad nimi podnosi się i opada aż o 6 metrów. Ruch pozwala naukowcom oszacować, gdzie i ile wody powinno istnieć.
Około 30 lat temu naukowiec z University of Colorado Denver zasugerował, że ciepło z pióropusza płaszcza pod ziemią przez Marie Bird może wyjaśniać regionalną aktywność wulkaniczną i topograficzną funkcję kopuły. Najnowsze badania sejsmiczne potwierdziły tę koncepcję.
Dzięki niewielkim bezpośrednim pomiarom, które istnieją wzdłuż lodu, naukowcy z JPL wymyślili lepszy sposób badania idei płaszcza płaszcza za pomocą symulacji numerycznych. Wykorzystali model systemu pokrywy lodowej (ISSM), numeryczny opis fizyki pokryw lodowych opracowany przez naukowców z JPL i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine.
Aby upewnić się, że model jest realistyczny, naukowcy monitorowali zmiany na powierzchni pokrywy lodowej, korzystając z danych z satelity IceSat NASA i kampanii powietrznej operacji IceBridge.
Ponieważ lokalizacja i wielkość możliwej chmury płaszcza były nieznane, przetestowali pełny zakres tego, co było fizycznie możliwe dla kilku parametrów, tworząc dziesiątki różnych symulacji.
Okazało się, że przepływ energii ze smugi płaszcza nie powinien przekraczać 150 miliwatów na metr kwadratowy. Dla porównania, w rejonach Stanów Zjednoczonych bez aktywności wulkanicznej przepływ ciepła z płaszcza Ziemi wynosi od 40 do 60 miliwatów.
Film promocyjny:
W Parku Narodowym Yellowstone - słynnym geotermalnym gorącym miejscu - ciepło z dołu wynosi średnio około 200 miliwatów na metr kwadratowy w całym parku, chociaż poszczególne właściwości geotermalne, takie jak gejzery, są znacznie gorętsze.
Symulacje przeprowadzone przez naukowców Serucy i Ivins, wykorzystujące strumień ciepła powyżej 150 miliwatów na metr kwadratowy, pokazały zbyt duże stopienie, aby było zgodne z danymi z przestrzeni kosmicznej, z wyjątkiem jednego miejsca: obszaru głęboko w Morzu Rossa znanego z intensywnych przepływów wody. Obszar ten wymagał strumienia ciepła co najmniej 150-180 miliwatów na metr kwadratowy. Jednak obrazowanie sejsmiczne wykazało, że ciepło płaszcza w tym regionie może dotrzeć do pokrywy lodowej przez szczelinę, czyli przerwę w skorupie ziemskiej, jaka wystąpiła w Wielkiej Dolinie Rowu Afrykańskiego.
Uważa się, że pióropusze płaszcza są wąskimi strumieniami skał, które wznoszą się przez płaszcz Ziemi i rozprzestrzeniają się jak czapka grzyba pod skorupą ziemską. Wypór materiału, którego część jest stopiona, powoduje wybrzuszenie skorupy w górę. Teoria płaszcza płaszcza została zaproponowana w latach siedemdziesiątych XX wieku w celu wyjaśnienia aktywności geotermalnej, która zachodzi daleko od granicy płyt tektonicznych, takich jak Hawaje i Yellowstone.
Pióropusz płaszcza Marie Bird uformował się 50 do 110 milionów lat temu, na długo przed pojawieniem się pokrywy lodowej Antarktydy Zachodniej. Pod koniec ostatniej epoki lodowcowej, około 11 000 lat temu, pokrywa lodowa przeszła przez okres gwałtownej, trwałej utraty lodu, kiedy zmiany w globalnych warunkach pogodowych i podnoszący się poziom mórz zepchnęły ciepłą wodę bliżej lądolodu - tak jak ma to miejsce obecnie.
„Obecność tego płaszcza jest ważna, ponieważ sugeruje, że lód Antarktydy jest bardziej wrażliwy na tym obszarze: to dodatkowe ciepło podgrzewa lód, co sugeruje większą słabość w obliczu przyszłych i przeszłych zmian środowiskowych” - twierdzą naukowcy.