Ukryty wzorzec pod kilometrami lodu
Głęboko pod antarktyczną pokrywą lodową rozciągają się struktury liczące setki metrów długości, a naukowcy wciąż nie wiedzą, skąd się wzięły. Glacjolodzy przy użyciu zaawansowanych systemów radarowych odkryli gigantyczne, liczące około 400 metrów długości fałdy w zamrożonym podłożu. Ich kształt, rozmieszczenie i zadziwiająca regularność rodzą poważne pytania o historię lodu i przyszłą stabilność tego kontynentu.
Struktury te są całkowicie ukryte pod grubą warstwą antarktycznego lodu. Na zdjęciach satelitarnych powierzchnia nie zdradza niczego niezwykłego. Dopiero tak zwany radar lodowy, który „widzi" przez lód, ujawnił uderzający wzorzec — wydłużone formy ułożone w równe rzędy, o długości około 400 metrów każda.
Badacze opisują je jako rodzaj połączonych grzbietów w skalistym podłożu lub w starych osadach między lodem a skałą. Leżą w regionach, gdzie lód powoli przesuwa się w kierunku wybrzeża. Regularność tego wzorca zaskoczyła naukowców, ponieważ struktury geologiczne mają zazwyczaj znacznie bardziej nieregularny charakter.
Połączenie długości, regularności i położenia pod grubymi warstwami lodu sprawia, że struktury te należą do najbardziej intrygujących zagadek antarktycznego wnętrza.
Trzy główne teorie — czym mogą być te struktury?
Ponieważ nikt nie może bezpośrednio dotrzeć do tych struktur, naukowcy opierają się na porównaniach z podobnymi formacjami w innych częściach Ziemi. Hipotezy skupiają się wokół trzech głównych scenariuszy.
- Ślady dawnych strumieni lodowych: fałdy powstałe pod wpływem lodu poruszającego się w przeszłości szybciej niż obecnie.
- Struktury tektoniczne: fałdy lub uskoki w podłożu, później przykryte lodem.
- Osady wodne i sedymentacyjne: stare koryta rzek lub wały żwirowe, uformowane pod dryfującym lodem.
Każda z tych opcji ma swoje mocne i słabe strony. Długość oraz równomierne odstępy między strukturami dobrze pasują do form powstałych pod wpływem długotrwałych strumieni lodowych. Jednak orientacja tych form w niektórych miejscach odbiega od przypuszczalnego dawnego kierunku przepływu.
Scenariusz tektoniczny wyjaśniałby trwałość struktur — gdyby tkwiły w skale, mogłyby przetrwać miliony lat. Z drugiej strony tektoniczne fałdy zazwyczaj obejmują większe obszary i rzadziej układają się w tak regularne rzędy.
Dlaczego to ma ogromne znaczenie dla przyszłego poziomu mórz
Pytanie o to, co dokładnie kryje się w podłożu, daleko wykracza poza ciekawostkę naukową. Kształt dna pod lodem decyduje bowiem o tym, jak łatwo pokrywa lodowa przesuwa się i topnieje.
Fałdy mogą zatrzymywać lód niczym hamujący próg, ale mogą też działać jak zjeżdżalnia, gdy woda dostanie się między lód a skałę.
Jeśli struktury tworzą ostre grzbiety, mogą blokować strumienie lodowe i nadawać im stabilność. Jeśli natomiast są to łagodnie zaokrąglone wały z dużą ilością luźnego materiału, woda roztopowa i błoto mogą przenikać między nimi. To sprawia, że lód staje się bardziej śliski i zaczyna szybciej przesuwać się ku morzu.
| Typ struktury | Przewidywany wpływ na lód | Konsekwencje dla poziomu morza |
|---|---|---|
| Twarde skalne grzbiety | Spowalniają strumienie lodowe | Wolniejszy wzrost poziomu morza |
| Luźny osad | Zwiększa wrażliwość lodu na wodę | Większe ryzyko przyspieszenia |
| Stare koryta rzek lub kanałów | Odprowadzają wodę roztopową ku wybrzeżu | Możliwe gwałtowne zmiany |
Modelarze systemu klimatycznego próbują teraz ocenić, jak te struktury wpłyną na obliczenia dotyczące wzrostu poziomu morza w tym i kolejnych stuleciach. Bez dokładnego obrazu podłoża takie prognozy pozostają obarczone dużą niepewnością.
Jak bada się struktury ukryte pod kilometrami lodu
Do odtworzenia tych ukrytych form badacze używają kombinacji różnych technik. Najpowszechniej stosowaną metodą jest radio-echo sounding — radar wysyłający sygnały w dół i mierzący zmiany w odbiciu fal na granicy lodu, wody i skały.
Naukowcy przelatują samolotami w precyzyjnych wzorcach nad Antarktydą, tworząc sieć linii radarowych. Odbite sygnały są następnie przetwarzane przez oprogramowanie na przekroje poprzeczne podłoża. Zestawiając wiele takich profili obok siebie, uzyskuje się trójwymiarowy obraz wnętrza lodu.
Ważną rolę odgrywają też satelity. Śledzą one minimalne zmiany wysokości powierzchni lodu. Tam, gdzie lód powoli przesuwa się nad grzbietem, mogą pojawiać się subtelne wybrzuszenia na powierzchni. To pozwala precyzyjniej określić położenie i wysokość ukrytych struktur.
Dlaczego bezpośrednie pobieranie próbek pozostaje na razie marzeniem
Teoretycznie projekt wiertniczy mógłby bezpośrednio osiągnąć te struktury i dostarczyć próbki skał lub osadów. W praktyce jest to niezwykle skomplikowane. W wielu miejscach lód ma kilka kilometrów grubości, a warunki to ekstremalny mróz, silne wiatry i ogromne wyzwania logistyczne.
Ukierunkowany projekt wiertniczy wymaga lat przygotowań i dziesiątek milionów euro. Naukowcy muszą więc najpierw na podstawie modeli i istniejących danych jak najdokładniej ocenić, gdzie wiercenie przyniesie największe korzyści. Nowo odkryte fałdy automatycznie trafiają na czołowe miejsca tej listy priorytetów.
Sygnały z cieplejszej antarktycznej przeszłości
Obecność takich struktur sugeruje, że antarktyczny krajobraz przeszedł przez wiele różnych stanów klimatycznych. Możliwe, że fałdy powstały w okresach, gdy pokrywa lodowa była mniejsza lub gdy pod lodem płynęły duże ilości wody roztopowej.
Łącząc te ślady z innymi danymi — takimi jak odwierty w warstwach lodowych czy rdzenie z dna morskiego wokół kontynentu — naukowcy stopniowo rekonstruują obraz dawnych ciepłych faz. Te historyczne dane służą jako punkt odniesienia dla tego, co może wydarzyć się w przyszłości, gdy Ziemia będzie się dalej ocieplać.
Kto chce wiedzieć, jak biegun południowy reaguje na cieplejszą planetę, w istocie przygląda się bliznom, które dawne ciepłe okresy pozostawiły w podłożu.
Co to oznacza dla nadchodzących dekad
Scenariusze klimatyczne od lat wskazują, że duże części antarktycznej pokrywy lodowej są podatne na zagrożenia — zwłaszcza tam, gdzie lód schodzi z lądu do głębokich podmorskich rowów. W tych regionach stosunkowo ciepła woda oceaniczna może dostawać się pod dryfujący lód, podważając jego oparcie od spodu.
Właśnie w takich strefach nowo kartografowane fałdy mogą odgrywać decydującą rolę. Jeśli biegną w poprzek kierunku przepływu, mogą działać jak stopnie schodów spowalniające wycofywanie się lodu. Jeśli natomiast biegną zgodnie z przepływem, mogą tworzyć rodzaj systemu kanałów, przez które woda i lód poruszają się swobodniej.
Antarktyda jako żywe laboratorium
Dla szerokiej publiczności Antarktyda często jawi się jako cicha, biała pustka. W rzeczywistości funkcjonuje jako dynamiczne laboratorium, w którym lód, woda, skała, a czasem nawet aktywność wulkaniczna wzajemnie na siebie wpływają w skomplikowanej grze zależności.
Nowe struktury doskonale wpisują się w ten obraz — pokazują, że podłoże pod pokrywą lodową jest dalekie od płaskiego. Każdy szczegół, od grzbietu wysokiego na kilka metrów po łańcuch wałów liczących setki metrów długości, może współdecydować o rytmie całego systemu.
Dla badaczy to jeszcze wiele lat pracy. Dla społeczności żyjących na wybrzeżach liczy się przede wszystkim wynik: o ile dodatkowych centymetrów wzrostu poziomu morza ten rodzaj nowej wiedzy zmienia prognozy w górę lub w dół? Tymczasem tajemnicze fałdy pod lodem z każdym nowym obrazem radarowym rysują się coraz wyraźniej — jako cisi, lecz wpływowi gracze nadchodzącej epoki klimatycznej.
