En skjult flod flød engang under Antarktis is

Antarktis-forskere fra Rice University har opdaget en af ​​naturens suveræne ironier:På jordens tørreste, koldeste kontinent, hvor overfladevand sjældent findes, strømmende flydende vand under isen ser ud til at spille en central rolle i at bestemme skæbnen for antarktiske isstrømme.

Fundet, som vises online i denne uge i Natur Geovidenskab , følger en to-årig analyse af sedimentkerner og præcise havbundskort, der dækker 2, 700 kvadratkilometer af det vestlige Rosshavet. Så sent som 15. 000 år siden, området var dækket af tyk is, der senere trak sig flere hundrede kilometer ind i landet til sin nuværende placering. Kortene, som blev skabt ud fra avancerede sonardata indsamlet af National Science Foundations forskningsfartøj Nathaniel B. Palmer, afsløret, hvordan isen trak sig tilbage i en periode med global opvarmning efter Jordens sidste istid. Flere steder, kortene viser gamle vandløb – ikke kun et flodsystem, men også de subglaciale søer, der fodrede den.

I dag, Antarktis er dækket af is, der nogle steder er mere end 2 miles tyk. Skønt dybt, isen er ikke statisk. Tyngdekraften komprimerer isen, og den bevæger sig under sin egen vægt, skabe floder af is, der strømmer til havet. Selv med de bedste moderne instrumenter, undersiden af ​​disse massive isstrømme er sjældent tilgængelige for direkte observation.

"En ting vi ved fra overfladeobservationer er, at nogle af disse isstrømme bevæger sig med hastigheder på hundredvis af meter om året, " sagde Rice postdoc-forsker Lauren Simkins, hovedforfatter af den nye undersøgelse. "Vi ved også, at is, af sig selv, er kun i stand til at flyde med hastigheder på højst ti meter om året. Det betyder, at isen bliver hjulpet på vej. Det glider på vand eller mudder eller begge dele."

På grund af den mangelfulde information om, hvordan vand i øjeblikket strømmer under Antarktis is, Simkins sagde, at det fossiliserede flodsystem giver et unikt billede af, hvordan antarktisk vand drænes fra subglaciale søer via floder til det punkt, hvor is møder hav.

"De nutidige observationer, vi har af antarktisk hydrologi, er nyere, strækker sig måske over et par årtier i bedste fald, " sagde Simkins. "Dette er den første observation af en omfattende, afsløret, vandskåret kanal, der er forbundet med både subglaciale søer i opstrømsenden og isranden i nedstrømsenden. Dette giver et nyt perspektiv på kanaliseret dræning under Antarktis is. Vi kan spore drænsystemet helt tilbage til dets kilde, disse subglaciale søer, og derefter til sin ultimative skæbne ved jordstødningslinjen, hvor ferskvand blandes med havvand."

Simkins sagde, at smeltevand opbygges i subglaciale søer. Først, intense tryk fra vægten af ​​is forårsager en vis smeltning. Ud over, Antarktis er hjemsted for snesevis af vulkaner, som kan opvarme is nedefra. Simkins fandt mindst 20 søer i det fossile flodsystem, sammen med beviser på, at vand opbyggede og drænede fra søerne i episodiske udbrud snarere end en jævn strøm. Hun arbejdede sammen med Rice medforfatter og vulkanolog Helge Gonnermann for at bekræfte, at nærliggende vulkaner kunne have givet den nødvendige varme til at fodre søerne.

Studie medforfatter John Anderson, en ris oceanograf og veteran fra næsten 30 antarktiske forskningsekspeditioner, sagde, at størrelsen og omfanget af det fossiliserede flodsystem kunne være en øjenåbner for indlandsismodeller, der søger at simulere antarktisk vandstrøm. For eksempel, kortene viser præcis, hvordan isen trak sig tilbage på tværs af kanal-sø-systemet. Den tilbagetrukne isstrøm i det vestlige Rosshavet lavede en U-vending for at følge en flod under is. Simkins sagde, at det er bemærkelsesværdigt, fordi "det er det eneste dokumenterede eksempel på den antarktiske havbund, hvor en enkelt isstrøm fuldstændig vendte tilbagetrækningsretningen, i dette tilfælde mod syd og derefter mod vest og til sidst mod nord, at følge et subglacialt hydrologisk system."

Simkins og Anderson sagde, at undersøgelsen i sidste ende kan hjælpe hydrologer og modelbyggere med bedre at forudsige, hvordan nutidens isstrømme vil opføre sig, og hvor meget de vil bidrage til stigende havniveauer.

"Det er klart fra fossiloptegnelsen, at disse drænsystemer kan være store og langlivede, " sagde Anderson. "De spiller en meget vigtig rolle i indlandsisens opførsel, og de fleste numeriske modeller i dag er ikke i en tilstand, hvor de kan håndtere den slags kompleksitet."

Han sagde, at et andet nøglefund er, at dræning gennem flodsystemet fandt sted på en tidsskala målt i ti til flere hundrede år.

"Vi er lidt i denne selvtilfredse måde at tænke på lige nu, " sagde Anderson. "Nogle mennesker siger, 'Godt, iskanten ser ud til at være stabil.' Nogle mennesker kan trøste sig med det, men det gør jeg ikke, fordi det, denne nye forskning fortæller os, er, at der er processer, der opererer på årtiers tidsskalaer, som påvirker isadfærd. Sandsynligheden for, at vi har observeret en virkelig stabil tilstand i det moderne system, i betragtning af vores begrænsede observationstid, er ret lav."