NASA-forskere afslører detaljer om iskolde Grønlands opvarmede geologiske fortid

Ved at kortlægge varmen, der undslipper under Grønlands Indlandsis, en NASA -forsker har skærpet vores forståelse af den dynamik, der dominerer og former terrestriske planeter.

Dr. Yasmina M. Martos, en planetforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, udvundet offentligt tilgængeligt magnetfelt, tyngdekraften og andre geologiske informationer for spor om mængden og fordelingen af ​​varme under den del af det nordamerikanske kontinent, der er Grønland.

Hendes resulterende varmekort afslørede et termisk spor under Grønland, der registrerer et kontinents bevægelse gennem Jordens historie.

Grønland menes langsomt at have bevæget sig over en kappefane, en kilde til stor varme, som efterlod et diagonalt ar af varme, tæt sten under overfladen, da den tektoniske plade skiftede. Grønland flyttede fra en mere sydlig breddegrad mod Arktis over 100 millioner år, en periode, hvor superkontinentet Pangea var ved at bryde op i dagens drivende kontinenter. Til sidst, fanen menes at have dannet Island over havets overflade gennem utallige vulkanudbrud - et synligt spor af fanens eksistens, i modsætning til Grønlands skjulte ar.

"Jeg tror ikke, der er noget andet sted på Jorden, hvor en fjerhistorie er blevet registreret af et stykke kontinent, der ikke er blevet påvirket af det ved overfladen, " sagde Martos. "Men det er der, så vi kan bruge termisk varme til at forstå regionens historie. "

At spore disse planeters geodynamik hjælper videnskabsmænd med at forstå deres udvikling. Men mere umiddelbart, varmeoplysningerne føder havniveauændringsmodeller på Jorden ved at hjælpe forskere med at forudsige isens adfærd. Dette er især vigtigt for jordoverfladen, i Grønlands tilfælde, er begravet under kilometervis af is og er derfor svær at komme til. Mere end 80 procent af Grønland er dækket af is.

Hvor der er varme, der kan være en fane

I en 1. aug Geofysiske forskningsbreve papir, Martos og hendes team kortlagde den geotermiske varmeflux, eller hastigheden af ​​varmeudslip, i Grønland. Deres modeller, overraskende, viste regionale variationer, plus en varmesti ad en ejendommelig rute fra nordvest til sydøst for øen.

"Vi forventer, at Grønland har et mere ensartet signal om geotermisk varmestrøm i dets indre, men det er ikke tilfældet sagde Martos, hovedforfatteren på papiret.

Andre forfattere omfatter Tom A. Jordan og David G. Vaughan fra British Antarctic Survey; Manuel Catalán fra Royal Institute and Observatory of the Spanish Navy; Thomas M. Jordan fra Stanford University og University of Bristol, og Jonathan L. Bamber, også fra University of Bristol.

Holdet foreslår, at arret blev skabt som den tektoniske plade, som omfatter Grønland, bevæget sig gennem årtusinder over en kappefane, der er aktiv under litosfæren. Litosfæren er Jordens ydre lag; den omfatter skorpe og øvre del af kappen. Denne fane er en kanal af varm sten, der starter hundredvis af kilometer under overfladen. Det stiger gennem kappen og når bunden af ​​litosfæren. Varmen transporteres derefter op gennem litosfæren og ændrer dens kemiske sammensætning, som gør skorpen tykkere.

Fordi den nordvestlige del af Grønland flyttede tidligere fra pluden, ser det ud til at være markant køligere i Martos 'modeller end sydøst. Selvom den sydlige region langsomt køler af.

"Det fine er, at varmen er optaget der nu, men sandsynligvis om hundrede millioner år kommer vi ikke til at se det mere, " sagde Martos.

En lignende fane dannede Hawaii-øerne og er i øjeblikket brændstof for vulkanudbruddene K? Lauea. Den hawaiianske kæde af øer og havbjerge, der blev skabt, da Stillehavspladen bevægede sig over fanen midt i Stillehavet, er en synlig repræsentation af den type ar, som Martos fandt under Grønland.

Varmen under Jordens overflade

Plumer er et af flere geotermiske varmetransporterende fænomener på Jorden; deres antal er usikkert, men videnskabsmænd tror, ​​at der kan være så mange som 20. Ellers, den indre planet opvarmes jævnt overalt ved at forfalde radioaktive elementer i Jordens øverste lag. Der er også primordial varme tilbage fra dannelsen af ​​vores planet for 4,5 milliarder år siden, og fra de meteoritter, der pummbled det. Holdet overvejede disse varmekilder, Martos sagde, men udelukkede deres rolle i fremstillingen af ​​arret, fordi de ville have dannet et ensartet varmemønster over Grønland.

En anden faktor, der kan øge varmen på et bestemt sted, er tektonisk aktivitet. Denne aktivitet inkluderer riftning - eller opdeling af kontinentalplader, som skaber plads til, at varmere kappe kan boble til overfladen - og vulkanudbrud. Men disse fænomener stemte heller ikke overens med holdets resultater, sagde Martos, i betragtning af at Grønland er en kraton, eller et gammelt stykke kontinent, hvor der ikke er registreret større tektoniske begivenheder.

Måler varme uden at røre overfladen

Fordi Grønland er dækket af en indlandsis, der er op til 1,8 miles (3 kilometer) tyk i midten, at få fysiske prøver fra jorden under isen er næsten lige så svært som at få dem fra Månen. Fjernmålte data giver stort set det eneste vindue til Grønlands dynamik under overfladen.

Martos' team besluttede at se på magnetfeltinformation indsamlet af magnetometre, instrumenter fløjet af fly, der måler styrken af ​​Jordens magnetfelt. Dataene afslørede anomalier i magnetismen af ​​sten under Grønland.

Magnetisme er relateret til temperatur, således mister klipper opvarmet til bestemte temperaturer deres magnetisme. Dette sker typisk dybt inde i Jorden. Fordi magnetit er det mest udbredte magnetiske mineral i den nederste del af skorpen, forskerne studerede udelukkende dette mineral. Magnetit mister sine ferromagnetiske egenskaber, eller magnetisme, ved opvarmning til 1, 076 grader Fahrenheit (580 grader Celsius), et punkt kendt som Curie-temperaturen. Regnskab for denne temperaturs effekt på magnetit gjorde det muligt for holdet at finde bunden af ​​magnetisme i Grønlands skorpe. Derfra, de observerede dybdevariationerne af placeringen af ​​Curie-temperaturen for magnetit for at kortlægge den varme, der frigives over hele øen.

Langs fanens vej, holdet fandt, at Curie-temperaturen forekom tættere på overfladen. Dette gav bevis for, at fanen havde opvarmet bunden af ​​litosfæren, og at varmen stadig var der.

Holdet brugte også tyngdekraftsdata til at modellere lithosfærens funktioner og bekræfte fanens effekt på skorpetykkelsen.

I den centrale del af øen, holdet estimerede geotermiske varmefluxværdier omkring 60 til 70 milliwatt pr. kvadratmeter, eller op til 50 procent højere end den varme, der undslipper dele af øen, der ikke er påvirket af fanen. Dette er en lille mængde; en 100 watt pære, til sammenligning, genererer tre størrelsesordener - eller 1, 000 gange - mere varme.

Stadig, sagde Martos og hendes medforfattere, varmen, de fandt, kan smelte is ved bunden af ​​Grønlands Indlandsis. Det gør ikke, imidlertid, bidrage til den accelererede afsmeltning af Grønlands gletsjere. Fordi den geotermiske varme falder i så store perioder - titusinder af millioner år - har der sandsynligvis ikke været nogen ændring i varmeflux siden isen dannede fuldstændigt på Grønland for omkring 3 millioner år siden.

Martos' modelleringsværktøjer vil hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå effekten af ​​varme under overfladen på ting som smeltning eller brud ved bunden af ​​iskapper og gletsjere på Jorden. Det vil også hjælpe dem med at studere fjerntliggende steder på Jorden og andre klippekroppe i vores solsystem.

Martos begyndte denne forskning, mens hun var Marie Curie -stipendiat i Den Europæiske Union ved British Antarctic Survey.