Scientists Discover a Massive Groundwater System in Sediments Below Antarctic Ice

Chloe Gustafson in Meghan Seifert namestita Geophysical Instruments

Glavna avtorica Chloe Gustafson in alpinistka Meghan Seifert sta postavili geofizične instrumente za merjenje podzemne vode pod ledenim tokom Whillans na zahodni Antarktiki. zasluge: Kerry Key/Lamont-Doherty Earth Observatory

Prej nekartirani rezervoarji bi lahko pospešili ledenike in sproščali ogljik.

Mnogi raziskovalci verjamejo, da je tekoča voda eden od ključev za razumevanje obnašanja zamrznjene oblike, ki jo najdemo v ledenikih. Znano je, da talina maže njihove gramozna podlage in pospešuje njihov pohod proti morju. V zadnjih letih so znanstveniki na Antarktiki odkrili na stotine medsebojno povezanih tekočih jezer in rek Ujet v led. Poleg tega so pod ledom posneli debele bazene usedlin, ki potencialno vsebujejo največje zaloge vode od vseh. Toda doslej nihče ni potrdil prisotnosti velikih količin tekoče vode v usedlini pod ledom, niti ni raziskal, kako bi lahko vplivala na led.

Zdaj je raziskovalna skupina prvič preslikala obsežen sistem podzemne vode, ki aktivno kroži v globokih sedimentih na zahodni Antarktiki. Pravijo, da bi takšni sistemi, ki so morda pogosti na Antarktiki, lahko imeli še neznane posledice za odziv zamrznjenih celin ali morda celo prispevajo k podnebnim spremembam. Raziskava je bila objavljena v reviji znanost 5. maja 2022.

Raziskava lokacij na Whillans Ice Stream

Raziskovalna lokacija pri Whillans Ice Stream. Elektromagnetne slikovne postaje so bile postavljene v dveh skupnih prostorih (rumene sledi). Ekipa je potovala po širokih območjih, da bi opravila druge naloge, kot kažejo rdeče pike. Kliknite na sliko za ogled večje različice. kredit: z dovoljenjem Chloe Gustafson

“Ljudje so domnevali, da lahko te usedline vsebujejo globlje podzemno vodo, vendar do zdaj nihče ni naredil podrobnega slikanja,” je povedala vodja študije Chloe Gustafsson.[{” 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.

Matthew Siegfried Pulls Buried Electrode Wire

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.

READ  Solar Orbiter successfully completes historic close pass of the Sun

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.

Konec leta 2018 je smučarsko letalo ameriških letalskih sil LC-130 spustilo Gustafsona skupaj z geofizikom Lamont-Doherty Kerry Key, geofizikom iz Rudniške šole Colorado Matthewom Siegfriedom in alpinistko Meghan Seifert nad Whillans. Njihovo poslanstvo: boljše kartiranje sedimentov in njihovih lastnosti z uporabo geofizikalnih instrumentov, nameščenih neposredno na površje. Daleč od pomoči, če gre kaj narobe, potrebujejo šest napornih tednov potovanja, kopanja po snegu, postavljanja strojev in nešteto drugih opravil.

Ekipa je uporabila tehniko, imenovano magnetotelursko slikanje, ki meri prodiranje naravne elektromagnetne energije, ki nastane visoko v atmosferi planeta, v Zemljo. Led, usedlina, sladka voda, slana voda in temeljni kamen vodijo elektromagnetno energijo v različni meri; Z merjenjem razlik lahko raziskovalci ustvarijo MRI podobne zemljevide različnih elementov. Ekipa je za kakšen dan posadila svoje instrumente v ledene jame, jih nato kopala in premaknila ter na koncu odčitala približno štiri ducate lokacij. Prav tako so ponovno analizirali naravne potresne valove, ki izvirajo z Zemlje, ki jih je zbrala druga ekipa, da bi pomagali ločiti skalo, usedline in led.

Njihova analiza je pokazala, da se usedlina, odvisno od lokacije, razprostira od pol kilometra pod ledeno podlago do približno dva kilometra nazaj. In potrdili so, da je bila usedlina do konca napolnjena s tekočo vodo. Raziskovalci ocenjujejo, da bi, če bi vse to izluščili, tvoril vodni stolpec, visok od 220 do 820 metrov – vsaj 10-krat plitveje znotraj hidrološkega sistema in na dnu ledu – morda celo višji od .

READ  NASA’s Psyche Gets Huge Solar Arrays for 1.5-Billion-Mile Journey to Metal-Rich Asteroid

Slana voda prevaja energijo bolje kot sladka voda, zato so lahko tudi pokazali, da podtalnica z globino postaja bolj slana. Key je dejal, da je to smiselno, saj naj bi sedimenti nastali v morskih okoljih že zdavnaj. Morska voda je verjetno nazadnje dosegla območje, ki ga zdaj pokriva kitolov, v toplem obdobju pred približno 5.000 do 7.000 leti, ki je nasičila usedline s slano vodo. Ko je led napredoval, je bila sveža talina, ki je nastala zaradi pritiska od zgoraj in trenja ob dnu ledu, očitno potisnjena v zgornje usedline. Kot je dejal Key, se verjetno še danes filtrira in meša.

Raziskovalci pravijo, da lahko počasna ekstrakcija sladke vode v usedlino prepreči nastanek vode na dnu ledu. To lahko deluje kot zavora pri premikanju ledu naprej. Meritve drugih znanstvenikov na ozemljitveni črti ledenega toka – točki, kjer se kopenski ledeni tok sreča s plavajočo ledeno polico – kažejo, da je voda tam nekoliko manj slana kot običajna morska voda. To nakazuje, da sladka voda teče v ocean skozi usedline, kar daje prostor za vstop več taline in ohranja sistem stabilen.

Vendar pa raziskovalci pravijo, da bi lahko, če bi bila ledena površina veliko tanjša – izrazita možnost za segrevanje podnebja -, smer toka vode obrnila. Ekstremni pritisk se bo zmanjšal in globlja podtalnica se lahko začne premikati proti dnu ledu. To lahko dodatno namaže podlago ledu in poveča njegovo gibanje naprej. (Villanci že premikajo led proti oceanu – približno meter na dan – prehitro za ledeniški led.) Poleg tega, če globlje podzemna voda teče proti toku, naravno sprošča geotermalno toploto, ki nastane v kamnini. To lahko dodatno stopi podlago ledu in jo potisne naprej. Toda ali se bo to zgodilo in v kolikšni meri, ni jasno.

READ  NASA's Artemis I mega moon rocket's next prelaunch test attempt begins Tuesday

“Navsezadnje nimamo večjih omejitev glede prepustnosti usedline ali hitrosti vode,” je dejal Gustafsson. “Ali bo velika razlika, ki bo povzročila bežno reakcijo? Ali pa je podzemna voda manj pomemben akter v veliki shemi toka ledu?”

Raziskovalci pravijo, da znana prisotnost mikrobov v plitvi usedlini doda še eno gubo. Ta kotanja in drugi so potencialno dodatno naseljeni; In če se podtalnica začne premikati navzgor, bo prinesla raztopljen ogljik, ki ga uporabljajo ti organizmi. Bočni tok podzemne vode bi nato nekaj tega ogljika poslal v ocean. To bi verjetno spremenilo Antarktiko v doslej neraziskan vir ogljika v že plavajočem svetu. Toda potem je vprašanje, ali bo to povzročilo pomemben učinek, je dejal Gustafsson.

Raziskovalci pravijo, da je nova študija le začetek obravnavanja teh vprašanj. “Potrditev obstoja globoke dinamike podzemne vode je spremenila naše razumevanje obnašanja ledenih tokov in bo prisilila revizijo modela subglacialne vode,” pišejo.

Drugi avtorji so Helen Fricker z Inštituta za oceanografijo Scripps, J. Paul Winberry z Univerze v osrednjem Washingtonu, Ryan Venturelli z univerze Tulane in Alexander Michaud iz laboratorija Bigelow za znanost o oceanu. Chloe Gustafson je zdaj podoktorska raziskovalka pri Scrippsu.

Reference: Chloe D. Gustafson, Carey Key, Matthew R. Siegfried, J. Paul Winberry, Helen A. Fricker, Ryan A. Venturelli in Alexander B. “Dinamični slani sistem podzemne vode, kartiran pod antarktičnim ledenim tokom” avtorja Michauda. maj 2022, znanost,
DOI: 10.1126/science.abm3301

Mojca Andreja

Nagnjena je k apatiji. Nevidni raziskovalec. Vseživljenjski guru slanine. Potovalni odvisnik. Organizator. "

Related Posts

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen.

Read also x