Głęboko pod antarktycznym lodem coś ogromnego i pradawnego po cichu zmienia to, jak naukowcy myślą o ocieplającym się świecie.
To, co zaczęło się od kilku niepasujących różowych głazów wystających z wietrznego grzbietu, doprowadziło do zmapowania ukrytego granitowego olbrzyma, pogrzebanego pod jednym z najbardziej kruchych lodowców na Ziemi - i może wyostrzyć prognozy przyszłego wzrostu poziomu mórz.
Podziemna góra wielkości małego kraju
W odległych Górach Hudsona w Antarktydzie Zachodniej geolodzy od dawna zastanawiali się nad samotnymi blokami różowawego granitu spoczywającymi wysoko na wulkanicznych szczytach. Wyglądały nie na miejscu. Lokalne skały są głównie ciemne i wulkaniczne, a nie pastelowo różowe. Głazy leżały też zbyt wysoko i zbyt samotnie - jak podróżnicy porzuceni skądś indziej.
Dziś, po latach prac terenowych i badań lotniczych, naukowcy prześledzili ich pochodzenie do kolosalnego granitowego ciała ukrytego pod Lodowcem Pine Island. Ten pogrzebany masyw ma około 100 kilometrów szerokości i do 7 kilometrów grubości - coś w rodzaju odwróconego alpejskiego szczytu uwięzionego pod setkami metrów lodu.
Naukowcy zmapowali granitowy masyw o szerokości 100 km i grubości 7 km pod Lodowcem Pine Island, wykorzystując ultraprecyzyjne pomiary grawitacyjne z samolotów badawczych.
Pracami kierowali badacze z British Antarctic Survey wraz z międzynarodowymi partnerami. Połączyli oni odczyty z instrumentów pokładowych wykrywających subtelne zmiany ziemskiego pola grawitacyjnego. Gdy samolot przelatywał nad lodowcem, drobne różnice w przyciąganiu grawitacyjnym zdradzały odmienne masy pod lodem. Skała jest cięższa od lodu, a gęsty granit wyraźnie odcina się w danych.
Od różowych głazów do zakopanego jurajskiego olbrzyma
Detektywi na lodzie
Historia zaczęła się od tych „zabłąkanych” granitowych bloków. Zespoły terenowe wędrowały po ostrych jak nóż grzbietach, zbierając próbki, które po prostu nie pasowały do otoczenia. W laboratorium geolodzy zastosowali metody radiometryczne, datując maleńkie ziarna minerałów uwięzione w skale.
Wynik: około 175 milionów lat - środek okresu jurajskiego. W tamtym czasie Antarktyda była częścią superkontynentu Gondwany, po bujnych krajobrazach wędrowały dinozaury, a region leżał znacznie dalej na północ, bez śladu lodu, który przykrywa go dziś.
Równolegle badania lotnicze skanujące Lodowiec Pine Island wykazały silną dodatnią anomalię grawitacyjną - sygnał, jakiego można by oczekiwać po dużej bryle gęstej skały. Gdy badacze nałożyli mapę grawitacyjną na lokalizacje i wiek granitowych głazów, wyłonił się wzór. „Obce” skały wcale nie były obce. Były fragmentami ukrytego masywu, wyrwanymi i wyciągniętymi na powierzchnię przez poruszający się lód.
Lodowce jako spychacze w zwolnionym tempie
Lodowce nie są statycznymi białymi kołdrami. Płyną, szlifują i zdzierają podłoże, rzeźbiąc skałę pod sobą. Lodowiec Pine Island, jeden z najszybciej cieńszejących strumieni lodu na planecie, działa jak gigantyczny spychacz o długiej pamięci. Gdy naciera, wyrywa fragmenty skały macierzystej i transportuje je do przodu oraz ku górze.
Podczas ostatniej epoki lodowej lodowiec był grubszy i bardziej rozległy niż dziś. Gdy przez tysiące lat cieniał i cofał się, pozostawił osamotnione głazy wysoko na sąsiednich wulkanicznych szczytach. Te różowe granity są kapsułami czasu. Analizując je, badacze mogą wnioskować, jak gruby był niegdyś lodowiec, jak szybko się poruszał i jak jego szlaki przepływu zmieniały się podczas dawnych wahań klimatu.
- Wiek granitowych głazów: ~175 mln lat (jura)
- Szerokość ukrytego ciała granitowego: ~100 km
- Grubość ciała granitowego: do ~7 km
- Lokalizacja: pod Lodowcem Pine Island, Antarktyda Zachodnia
- Kluczowa metoda: pomiary grawitacyjne z samolotu połączone z datowaniem skał
Dlaczego zakopana skała ma znaczenie dla przyszłych mórz
Śliska, zmienna podstawa pod krytycznym lodowcem
Lodowiec Pine Island jest jednym z głównych punktów zainteresowania badań nad poziomem mórz. Wraz z sąsiednim Lodowcem Thwaites odprowadza dużą część lądolodu Antarktydy Zachodniej do Morza Amundsena. W ostatnich dekadach szybko się przerzedzał i co roku „wlewał” do oceanu miliardy ton lodu.
Kształt i rodzaj skał pod lodowcem wpływają na to, jak porusza się lód. Twarde, chropowate podłoże może go spowalniać, podczas gdy gładsze obszary smarowane wodą pozwalają mu ślizgać się szybciej. Gigantyczna bryła granitu nie jest biernym elementem. Kieruje wodę roztopową w kanały, tworzy grzbiety i niecki oraz wpływa na to, gdzie lód „trzyma” podłoże, a gdzie się ześlizguje.
Znajomość rozmiaru i położenia tego granitowego masywu pomaga udoskonalić modele przewidujące, jak szybko Lodowiec Pine Island może się cofać i o ile może wzrosnąć poziom mórz.
Modele klimatyczne całkiem dobrze opisują emisje gazów cieplarnianych i ocieplanie oceanów. Problem zaczyna się na styku lód–podłoże, który jest ukryty przed bezpośrednią obserwacją. Małe zmiany tarcia lub topnienia u podstawy mogą oznaczać duże różnice w tym, ile lodu trafi do oceanu w tym stuleciu. Nowa mapa geologiczna pod Pine Island dostarcza do tych modeli kluczowych, ciężko zdobytych danych.
Lepsze dane wejściowe, ostrzejsze prognozy
Aby symulować przyszłość Antarktydy Zachodniej, badacze budują modele komputerowe, które dzielą lądolód na trójwymiarowe siatki. Każda mała komórka potrzebuje wartości dotyczących grubości lodu, temperatury, opadów śniegu oraz „śliskości” podłoża. Bez dobrych informacji o geologii pod spodem wartości te często są zgadywane, oparte na skąpych pomiarach lub odległych analogiach.
Łącząc dane grawitacyjne, próbki skał i rekonstrukcje przepływu lodu, nowe badanie zmniejsza tę niepewność. Pokazuje, gdzie lodowiec dawniej płynął szybciej, które trasy preferował, gdy klimat się ocieplał lub ochładzał, oraz jak wyniesienia i obniżenia podłoża sterują strumieniami lodu. Ta historia pomaga sprawdzić, czy modele potrafią odtworzyć przeszłe zmiany, zanim zaufa się im w prognozach na przyszłość.
Antarktyda jako ogromne, ukryte archiwum
Archeologia lodowcowa z samolotami i algorytmami
Prace pod Lodowcem Pine Island leżą na styku kilku dyscyplin. Geofizycy lotniczy wykonują długie, samotne przeloty nad lodem, rejestrując pole grawitacyjne i magnetyczne. Geolodzy znoszą skały z wietrznych grzbietów. Specjaliści od danych łączą te elementy z obrazami satelitarnymi i pomiarami radarowymi, aby zbudować spójny obraz.
To podejście bywa nazywane „archeologią lodowcową”: wykorzystywaniem tego, co lód połamał, przeniósł i pozostawił, do odtworzenia pogrzebanych krajobrazów. W tym przypadku granitowy masyw jest czymś więcej niż ciekawostką. Jest częścią głębszej opowieści o tym, jak Antarktyda Zachodnia powstawała, pękała (ryftowała) i cieniała przez setki milionów lat, przygotowując scenę dla wrażliwego lądolodu, który widzimy dziś.
Geologia podlodowcowa Antarktydy jest wciąż gorzej zmapowana niż powierzchnia Marsa, a mimo to bezpośrednio wpływa na tempo zmian globalnych linii brzegowych.
W miarę jak kolejne regiony będą badane podobnymi metodami, naukowcy spodziewają się odkryć inne ukryte wyniesienia i niecki, które mogą albo stabilizować pobliski lód, albo czynić go bardziej podatnym na gwałtowne załamanie, gdy ocieplenie przekroczy pewne progi.
Kluczowe pojęcia i co znaczą w codziennym życiu
Od „podlodowcowego” do nieruchomości nad morzem
W badaniach pojawia się kilka technicznych zwrotów, ale łączą się one bezpośrednio z codziennymi obawami o domy, ubezpieczenia i infrastrukturę.
| Termin | Znaczenie w prostych słowach | Dlaczego to ważne |
|---|---|---|
| Podlodowcowy (subglacjalny) | Położony pod lodowcem lub lądolodem | Warunki tam decydują, jak łatwo lód ślizga się w stronę morza. |
| Pomiary grawimetryczne (gravity survey) | Pomiar drobnych zmian ziemskiego pola grawitacyjnego | Ujawnia ukryte góry i doliny pod lodem, kluczowe dla modeli przepływu lodu. |
| Głaz narzutowy (glacial erratic) | Skała przeniesiona przez lód daleko od miejsca pochodzenia | Jest wskazówką dawnych tras i grubości lodowca. |
| Model lądolodu (ice sheet model) | Symulacja komputerowa zachowania lodu w różnych klimatach | Służy do szacowania przyszłego wzrostu poziomu mórz, który wpływa na miasta nadmorskie. |
Dla właściciela domu w Miami, Hull czy Kolkacie określenie „podlodowcowe ciało granitowe” brzmi odlegle. Jednak to, jak zakopana skała kształtuje topnienie Pine Island, może przełożyć się na dodatkowe centymetry wody wzdłuż zatłoczonych wybrzeży. W połączeniu ze sztormowymi falami i wysokimi pływami te centymetry decydują, czy powódź dotrze do drzwi wejściowych, czy zatrzyma się na chodniku.
Scenariusze dla zmieniającego się antarktycznego wybrzeża
Badacze uruchamiają obecnie wiele scenariuszy zaktualizowanych map regionu Pine Island. Jeden zestaw zakłada przyszłe ocieplenie bliżej dolnego krańca obecnych oczekiwań - emisje osiągają szczyt wkrótce i potem gwałtownie spadają. W tych przebiegach granitowy masyw działa miejscami jak częściowy hamulec cofania się lodowca, spowalniając utratę lodu w nadchodzącym stuleciu.
Drugi zestaw wykorzystuje wyższe poziomy ocieplenia, bliższe ścieżce „business as usual”. Przy takim ogrzewaniu ciepła woda oceaniczna podcina pływający czołowy odcinek lodowca, przerzedzając go, aż duże fragmenty odrywają się. W niektórych symulacjach, gdy lód cofnie się za pewne grzbiety podłoża, przepływ przyspiesza mimo chropowatości granitu. Ukryta góra staje się mniej tarczą, a bardziej kamieniem milowym prowadzącym ku głębszym, niestabilnym nieckom w głębi lądu.
Żaden scenariusz nie jest przesądzony. Tempo emisji oraz siła polityk ograniczających je wciąż kształtują to, którą ścieżką podąży lądolód. Jednak dzięki żmudnej pracy na odizolowanym antarktycznym lodowcu stawka tych wyborów może być dziś obliczana z nieco większą jasnością i odrobinę mniejszą liczbą domysłów.
Komentarze
Brak komentarzy. Bądź pierwszy!
Zostaw komentarz