Zagadka pod lodem: Naukowcy odkrywają 400-metrowe struktury w Antarktydzie

Co kryje się pod antarktycznym lodem

Pod antarktyczną czaszą lodową pojawiają się w obrazach radarowych dziwne kształty — olbrzymie, idealnie proste i zupełnie nieoczekiwane.

Podczas lotów pomiarowych nad Antarktydą badacze natknęli się na kilka struktur o długości sięgającej 400 metrów, które wyraźnie odróżniają się od otaczającego je lodu. Nikt jeszcze nie wie, co za tym stoi. Jedno jest pewne: odkrycia te nie pasują do typowego obrazu tamtejszego krajobrazu i rodzą nowe pytania o historię kontynentu oraz jego pokrywy lodowej.

Jak dokonano odkrycia pod lodem Antarktydy

Tajemnicze struktury wykryto za pomocą tzw. radaru lodowego. Badawczy samolot wysyła fale radiowe w głąb podłoża, a z uzyskanych odbić powstaje przekrój przez lód. To właśnie w tych danych naukowcy natrafili na coś, co wprawiło ich w zdumienie.

Kilka niemal idealnie prostych struktur, częściowo przekraczających 400 metrów długości, ciągnie się przez lód w równomiernych odstępach — jakby wyrysowanych linijką.

Linie nie leżą na powierzchni, lecz na głębokości kilkuset metrów, ukryte wewnątrz pokrywy lodowej. Rozciągają się na wiele kilometrów, pojawiają się w profilach pomiarowych wielokrotnie i pozostają stabilne w kolejnych lotach badawczych. Błędy pomiarowe można więc w dużej mierze wykluczyć.

Dlaczego kształt jest tak niezwykły

Naturalne struktury w lodzie są zazwyczaj nieregularne. Pęknięcia, warstwy lodowe, kanały roztopowe czy szczeliny lodowcowe nie układają się w idealne linie proste. Właśnie to niepokoi wielu specjalistów w związku z nowym odkryciem — linie wyglądają na zaskakująco uporządkowane, niemal techniczne.

• Długość: pojedyncze struktury przekraczające 400 metrów
• Kształt: w dużej mierze prostoliniowy, z jedynie delikatnymi krzywiznami
• Położenie: głęboko w lodzie, nie na powierzchni
• Otoczenie: jednorodny lód bez wyraźnych zaburzeń

Badacze podkreślają jednak wyraźnie: sam fakt, że coś wygląda na uporządkowane, wcale nie wskazuje na ingerencję człowieka. Fizyka lodu wciąż na nowo tworzy wzory, których na pierwszy rzut oka nie sposób wyjaśnić.

Możliwe wyjaśnienia — od skalnych grzbietów po pradawne szczeliny

Nie ma jeszcze jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, co dzieje się w tamtejszym podłożu. Niektóre scenariusze są bardziej prawdopodobne, inne pozostają raczej w sferze spekulacji. Geofizicy dyskutują obecnie nad trzema głównymi kierunkami poszukiwań.

Hipoteza 1: Stałe struktury podłoża kształtują lód

Pod antarktyczną pokrywą lodową kryją się góry, doliny i grzbiety skalne, które oddziałują na zachowanie lodu. Gdy ostra krawędź skalna lub podziemny grzbiet przebiega poprzecznie do kierunku spływu lodu, może pozostawiać ślady w jego wnętrzu. Siły ścinające i zmienne naprężenia prowadzą tam do zagęszczenia lub rozpadu warstw, które wyraźnie uwidaczniają się w danych radarowych.

Struktury o długości 400 metrów mogłyby być więc swoistymi „cieniami" formacji skalnych odciśniętymi w lodzie. To podejście jest zgodne z dotychczasowymi danymi pomiarowymi, według których Antarktyda pod pokrywą lodową jest miejscami bardziej poszarpana niż Alpy.

Hipoteza 2: Skamieniałe szczeliny lodowcowe z cieplejszego okresu

Drugie wyjaśnienie nawiązuje do historii klimatu. Antarktyda nie zawsze była tak mocno zlodowacona jak dziś. W cieplejszych fazach lód miejscami cofał się, lodowce stawały się cieńsze, a w ich powierzchni powstawały rozległe szczeliny i pęknięcia. Gdy później opadało więcej śniegu i lód na powrót narastał, stare struktury mogły zostać uwięzione i zakonserwowane wewnątrz pokrywy.

Linie byłyby wówczas czymś w rodzaju zamrożonych blizn dawnych epok klimatycznych — dziś ukrytych głęboko pod nowymi warstwami lodu.

Oznaczałoby to, że tajemnicze struktury dostarczają wskazówek o tym, jak bardzo lód cofał się w przeszłości. Czyni to z nich wyjątkowo cenne źródło wiedzy dla badaczy, którzy chcą zrozumieć wrażliwość antarktycznej pokrywy lodowej na ocieplenie klimatu.

Hipoteza 3: Ślady wód roztopowych i ukrytych kanałów

Wody roztopowe odgrywają istotną rolę pod grubymi pokrywami lodowymi. Na granicy między lodem a skałą mogą powstawać jeziora, rzeki i kanały, które niejako smarują lodowiec i zmieniają jego sposób spływania. Jeśli wody roztopowe narastają i opadają cyklicznie, mogłyby pozostawiać liniowe pustki lub osady, które radar rejestruje później jako wyraźne sygnały.

Na rzecz tej hipotezy przemawiają obserwacje z Grenlandii, gdzie pomiary radarowe również ujawniły uporządkowane wzory wewnątrz lodu, które można wyjaśnić cyklami topnienia i zamarzania.

Co odkrycia oznaczają dla nauki

Antarktyda ma kluczowe znaczenie dla globalnego systemu klimatycznego. Znaczna część wzrostu poziomu mórz w nadchodzących stuleciach zależy od tego, jak stabilna lub niestabilna będzie tamtejsza pokrywa lodowa. Każdy szczegół dotyczący jej wewnętrznej struktury może pomóc w udoskonaleniu modeli komputerowych.

Struktury o długości 400 metrów dostarczają między innymi wskazówek na temat:

• dawnych dróg spływu lodu,
• oddziaływań między lodem, skałą i wodami roztopowymi,
• potencjalnych słabych punktów, w których lód mógłby szybciej zacząć się przemieszczać.

Jeśli okaże się, że linie wiążą się z ukrytymi progami skalnymi, można będzie dokładniej oszacować, w których miejscach lód mógłby nagle przyspieszyć. Krawędzie skalne powstrzymujące lód działają bowiem jak naturalne zapory chroniące przed jego gwałtownym zsunięciem się do morza.

Jak struktury będą dalej badane

Dotychczas wyniki opierają się głównie na danych z radaru lodowego. Aby uzyskać pewność, różne grupy badawcze planują kolejne kampanie pomiarowe. Przewiduje się między innymi:

• Gęsto rozmieszczone profile radarowe, pozwalające na trójwymiarowe odwzorowanie kształtu struktur.
• Pomiary z wykorzystaniem fal sejsmicznych, umożliwiające wnioskowanie o skałach i osadach pod lodem.
• Obserwacje satelitarne rejestrujące ewentualne przemieszczenia lodu w rejonie struktur.

Bezpośredni rdzeń wiertniczy byłby wprawdzie idealnym rozwiązaniem, jednak w tym rejonie jest to niezwykle trudne logistycznie. Sam dojazd zajmuje często wiele tygodni, wiercenie przez setki metrów lodu pochłania miliony i wymaga wieloletniego planowania.

Jak działa radar lodowy — krótkie wyjaśnienie

Radar lodowy to jedno z najważniejszych narzędzi badań polarnych. Jego zasada działania przypomina ultrasonograf u lekarza, tyle że zamiast fal dźwiękowych używa się fal radiowych. Nadajnik wysyła krótkie impulsy, które rozchodzą się przez lód. Gdy impuls natrafia na granicę — między warstwami lodu, wodą roztopową lub skałą — część energii zostaje odbita z powrotem.

Na podstawie czasu powrotu sygnału oblicza się głębokość, a z siły i kształtu odbicia określa się charakter granicy. W ten sposób powstają obrazy wnętrza pokrywy lodowej bez konieczności jej wiercenia. Im bardziej uporządkowane i silniejsze jest odbicie, tym bardziej prawdopodobne, że w danym miejscu kryje się wyraźna struktura.

Co odkrycia mogą oznaczać dla poziomu mórz

Samo odkrycie 400-metrowych struktur nie zmieni poziomu mórz z dnia na dzień. Pośrednio może mieć jednak istotne znaczenie. Im lepiej badacze poznają wewnętrzne słabe punkty i miejsca zakotwiczenia antarktycznego lodu, tym dokładniejsze staną się prognozy dla przyszłych stuleci.

W wielu modelach klimatycznych przyjmuje się dotąd uproszczone założenia co do struktury podłoża. Gdy pojawiają się sygnały wskazujące na złożone grzbiety skalne, dawne szczeliny lub kanały roztopowe, procesy te wymagają korekty. W najlepszym razie prognozy staną się bardziej wiarygodne — niezależnie od tego, czy ostatecznie wskażą na większy czy mniejszy wzrost poziomu mórz.

Dlaczego takie odkrycia często brzmią bardziej spektakularnie, niż są w rzeczywistości

Zwłaszcza w przypadku ukrytych struktur pod lodem lub w przestrzeni kosmicznej odbiór publiczny i naukowa interpretacja łatwo się rozchodzą. Uporządkowane linie czy symetryczne wzory sprawiają na wielu ludziach wrażenie czegoś „nienaturalnego", co sprzyja spekulacjom o sztucznych budowlach, tajnych instalacjach lub jeszcze bardziej egzotycznych wyjaśnieniach.

Doświadczenia z geologii pokazują jednak wyraźnie: natura tworzy zadziwiająco precyzyjne wzory. Kolumny bazaltowe, grzbiety solne czy poligonalne struktury gruntu wiecznej zmarzliny wyglądają często tak regularnie, że można by je wziąć za dzieło człowieka. Antarktyczne struktury o długości 400 metrów prawdopodobnie należą do tej samej kategorii — spektakularne, lecz najpewniej wytłumaczalne procesami geologicznymi i fizycznymi.

Jednocześnie warto dla nauki gruntownie zgłębiać takie zagadki. Każda nieoczekiwana struktura zmusza do weryfikacji modeli i dostrzegania dotychczasowych luk w wiedzy. Właśnie dzięki temu prognozy dotyczące utraty lodu, wzrostu poziomu mórz i regionalnych skutków klimatycznych stają się coraz solidniejsze — z bardzo konkretnymi konsekwencjami dla miast nadmorskich od Gdańska po Sydney.