Κάτω από το φύλλο πάγου της Ανταρκτικής, βρίσκεται μια ήπειρος που καλύπτεται από ποτάμια και λίμνες, η μεγαλύτερη από τις οποίες είναι το μέγεθος της λίμνης Erie. Κατά τη διάρκεια ενός κανονικού έτους, το φύλλο πάγου λιώνει και παγώνει, αναγκάζοντας τις λίμνες και τα ποτάμια να γεμίζουν περιοδικά και να στραγγίζουν γρήγορα από το λιωμένο νερό. Αυτή η διαδικασία διευκολύνει την ολίσθηση της παγωμένης επιφάνειας της Ανταρκτικής και την άνοδο και την πτώση σε ορισμένα μέρη έως και 6 μέτρα (20 πόδια).
Σύμφωνα με μια νέα μελέτη με επικεφαλής ερευνητές από το Jet Propulsion Laboratory της NASA, μπορεί να υπάρχει ένα μανδύα κάτω από την περιοχή που είναι γνωστή ως Marie Byrd Land. Η παρουσία αυτής της γεωθερμικής πηγής θερμότητας θα μπορούσε να εξηγήσει κάποια από την τήξη που λαμβάνει χώρα κάτω από το φύλλο και γιατί είναι ασταθής σήμερα. Θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει να εξηγήσουμε πώς το φύλλο κατέρρευσε γρήγορα στο παρελθόν κατά τις προηγούμενες περιόδους κλιματικής αλλαγής.
Η μελέτη, με τίτλο «Επίδραση ενός λοφίου μανδύα της Δυτικής Ανταρκτικής στις βασικές συνθήκες του πάγου», εμφανίστηκε πρόσφατα στο Περιοδικό Geophysical Research: Solid Earth. Η ερευνητική ομάδα διευθύνθηκε από την Helene Seroussi του Jet Propulsion Laboratory, με την υποστήριξη ερευνητών από το Τμήμα Γης και Πλανητικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον και το Ίδρυμα Alfred Wegener, το Κέντρο Πολικής και Θαλάσσιας Έρευνας Helmholtz στη Γερμανία.
Η κίνηση του πάγου της Ανταρκτικής με την πάροδο του χρόνου υπήρξε πάντα πηγή ενδιαφέροντος για τους επιστήμονες της Γης. Μετρώντας το ρυθμό με τον οποίο ανεβαίνει και πέφτει το φύλλο πάγου, οι επιστήμονες μπορούν να εκτιμήσουν πού και πόσο νερό λιώνει στη βάση. Λόγω αυτών των μετρήσεων, οι επιστήμονες άρχισαν να εικάζουν για την παρουσία πηγών θερμότητας κάτω από την παγωμένη επιφάνεια της Ανταρκτικής.
Η πρόταση ότι υπάρχει ένα μανδύα κάτω από τη Marie Byrd Land έγινε για πρώτη φορά πριν από 30 χρόνια από τον Wesley E. LeMasurier, επιστήμονα από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Ντένβερ. Σύμφωνα με την έρευνα που διεξήγαγε, αυτό αποτέλεσε μια πιθανή εξήγηση για την τοπική ηφαιστειακή δραστηριότητα και ένα χαρακτηριστικό τοπογραφικού θόλου. Αλλά μόλις πρόσφατα οι έρευνες σεισμικής απεικόνισης προσέφεραν αποδεικτικά στοιχεία για αυτό το μανδύα.
Ωστόσο, οι άμεσες μετρήσεις της περιοχής κάτω από το Marie Byrd Land δεν είναι προς το παρόν δυνατές. Ως εκ τούτου, γιατί ο Σερούσι και ο Έρικ Ίβινς της JPL βασίστηκαν στο μοντέλο Ice Sheet System (ISSM) για να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη του λοφίου. Αυτό το μοντέλο είναι ουσιαστικά μια αριθμητική απεικόνιση της φυσικής του πάγου, η οποία αναπτύχθηκε από επιστήμονες στο JPL και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Irvine.
Για να διασφαλίσει ότι το μοντέλο ήταν ρεαλιστικό, η Σερούση και η ομάδα της αντλούσαν παρατηρήσεις για αλλαγές στο υψόμετρο του πάγου που έγιναν κατά τη διάρκεια πολλών ετών. Αυτά διεξήχθησαν από τον δορυφόρο Ice, Clouds και Land Elevation Satellite (ICESat) της NASA και την αεροπορική τους εκστρατεία Operation IceBridge. Αυτές οι αποστολές μετρούν το πάγο της Ανταρκτικής εδώ και χρόνια, τα οποία οδήγησαν στη δημιουργία πολύ ακριβών τρισδιάστατων χαρτών ανύψωσης.
Το Seroussi ενίσχυσε επίσης το ISSM ώστε να περιλαμβάνει φυσικές πηγές θέρμανσης και μεταφοράς θερμότητας που έχουν ως αποτέλεσμα την κατάψυξη, την τήξη, το υγρό νερό, την τριβή και άλλες διεργασίες. Αυτά τα συνδυασμένα δεδομένα έθεσαν ισχυρούς περιορισμούς στους επιτρεπόμενους ρυθμούς τήξης στην Ανταρκτική και επέτρεψαν στην ομάδα να εκτελέσει δεκάδες προσομοιώσεις και να δοκιμάσει ένα ευρύ φάσμα πιθανών τοποθεσιών για το λοφίο του μανδύα.
Αυτό που βρήκαν ήταν ότι η ροή θερμότητας που προκλήθηκε από το μανδύα του μανδύα δεν θα ξεπερνούσε τα 150 milliwatts ανά τετραγωνικό μέτρο. Συγκριτικά, οι περιοχές όπου δεν υπάρχει ηφαιστειακή δραστηριότητα τυπικά παρουσιάζουν ροή κατεύθυνσης μεταξύ 40 και 60 milliwatts, ενώ τα γεωθερμικά hotspots - όπως αυτή του Yellowstone National Park - βιώνουν κατά μέσο όρο περίπου 200 milliwatts ανά τετραγωνικό μέτρο.
Όπου πραγματοποίησαν προσομοιώσεις που ξεπέρασαν τα 150 millwatts ανά τετραγωνικό μέτρο, ο ρυθμός τήξης ήταν πολύ υψηλός σε σύγκριση με τα διαστημικά δεδομένα. Εκτός από μια τοποθεσία, η οποία ήταν μια ενδοχώρα της θάλασσας του Ross, η οποία είναι γνωστό ότι βιώνει έντονες ροές νερού. Αυτή η περιοχή απαιτούσε ροή θερμότητας τουλάχιστον 150 έως 180 milliwatts ανά τετραγωνικό μέτρο για να ευθυγραμμιστεί με τους παρατηρούμενους ρυθμούς τήξης.
Σε αυτήν την περιοχή, η σεισμική απεικόνιση έδειξε επίσης ότι η θέρμανση μπορεί να φτάσει στο πάγο μέσω ενός ρήγματος στον μανδύα της Γης. Αυτό επίσης συμβαδίζει με ένα μανδύα μανδύας, που θεωρείται ότι είναι στενά ρεύματα καυτού μάγματος που ανεβαίνουν μέσω του γήινου μανδύα και εξαπλώνονται κάτω από τον φλοιό. Αυτό το παχύρρευστο μάγμα στη συνέχεια διογκώνεται κάτω από τον φλοιό και το αναγκάζει να διογκωθεί προς τα πάνω.
Όπου ο πάγος βρίσκεται πάνω από το λοφίο, αυτή η διαδικασία μεταφέρει θερμότητα στο φύλλο πάγου, προκαλώντας σημαντική τήξη και απορροή. Στο τέλος, η Σερούση και οι συνάδελφοί της παρέχουν συναρπαστικά στοιχεία - βασισμένα σε συνδυασμό επιφανειακών και σεισμικών δεδομένων - για ένα λοφίο επιφάνειας κάτω από το παγοκύστη της Δυτικής Ανταρκτικής. Υπολογίζουν επίσης ότι αυτό το λοφίο μανδύα σχηματίστηκε περίπου 50 έως 110 εκατομμύρια χρόνια πριν, πολύ πριν από την ύπαρξη του πάγου της Δυτικής Ανταρκτικής.
Πριν από περίπου 11.000 χρόνια, όταν τελείωσε η τελευταία εποχή του πάγου, το φύλλο πάγου γνώρισε μια περίοδο ταχείας, παρατεταμένης απώλειας πάγου. Καθώς τα παγκόσμια καιρικά φαινόμενα και η άνοδος της στάθμης της θάλασσας άρχισαν να αλλάζουν, το ζεστό νερό ωθήθηκε πιο κοντά στο πάγο. Η μελέτη Seroussi και Irvins υποδηλώνει ότι το μανδύα θα μπορούσε να διευκολύνει αυτό το είδος ταχείας απώλειας σήμερα, όπως και κατά την τελευταία έναρξη μιας παγετώδους περιόδου.
Η κατανόηση των πηγών της απώλειας φύλλων πάγου στη Δυτική Ανταρκτική είναι σημαντική όσον αφορά την εκτίμηση του ρυθμού με τον οποίο μπορεί να χαθεί πάγος εκεί, πράγμα που ουσιαστικά είναι η πρόβλεψη των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής. Δεδομένου ότι η Γη διέρχεται και πάλι παγκόσμιες αλλαγές θερμοκρασίας - αυτή τη φορά, λόγω της ανθρώπινης δραστηριότητας - είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν ακριβή κλιματικά μοντέλα που θα μας ενημερώσουν πόσο γρήγορα θα λιώσουν οι πολικοί πάγοι και θα αυξηθούν τα επίπεδα της θάλασσας.
Ενημερώνει επίσης την κατανόησή μας για το πώς συνδέονται η ιστορία του πλανήτη μας και οι κλιματικές μεταβολές και ποια επίδραση είχαν στη γεωλογική του εξέλιξη.
