Antarctische onderzoekers van Rice University hebben een van de grootste ironieën van de natuur ontdekt:op de droogste, koudste continent, waar oppervlaktewater zelden voorkomt, stromend vloeibaar water onder het ijs lijkt een cruciale rol te spelen bij het bepalen van het lot van Antarctische ijsstromen.

de bevinding, die deze week online verschijnt in Natuur Geowetenschappen , volgt een tweejarige analyse van sedimentkernen en nauwkeurige zeebodemkaarten voor 2, 700 vierkante mijl van de westelijke Rosszee. Zo recent als 15, 000 jaar geleden, het gebied was bedekt met dik ijs dat zich later honderden kilometers landinwaarts terugtrok naar zijn huidige locatie. De kaarten, die zijn gemaakt op basis van ultramoderne sonargegevens die zijn verzameld door het onderzoeksschip van de National Science Foundation, Nathaniel B. Palmer, onthulde hoe het ijs zich terugtrok tijdens een periode van opwarming van de aarde na de laatste ijstijd van de aarde. Op meerdere plaatsen, de kaarten tonen oude waterlopen - niet alleen een riviersysteem, maar ook de subglaciale meren die het voedden.

Vandaag, Antarctica is bedekt met ijs dat op sommige plaatsen meer dan 2 mijl dik is. hoewel diep, het ijs is niet statisch. Zwaartekracht drukt het ijs samen, en het beweegt onder zijn eigen gewicht, het creëren van rivieren van ijs die naar de zee stromen. Zelfs met de beste moderne instrumenten, de onderkant van deze enorme ijsstromen zijn zelden toegankelijk voor directe observatie.

"Een ding dat we weten uit waarnemingen aan de oppervlakte is dat sommige van deze ijsstromen met snelheden van honderden meters per jaar bewegen, " zei Rice postdoctoraal onderzoeker Lauren Simkins, hoofdauteur van de nieuwe studie. "We kennen ook dat ijs, op zichzelf, kan slechts met snelheden van maximaal tientallen meters per jaar stromen. Dat betekent dat het ijs wordt geholpen. Het is glijden op water of modder of beide."

Vanwege het gebrek aan informatie over hoe water momenteel onder Antarctisch ijs stroomt, Simkins zei dat het gefossiliseerde riviersysteem een ​​uniek beeld geeft van hoe Antarctisch water uit subglaciale meren via rivieren wegvloeit naar het punt waar ijs de zee ontmoet.

"De hedendaagse observaties die we hebben van Antarctische hydrologie zijn recent, op zijn best een paar decennia overspannen, "Zei Simkins. "Dit is de eerste observatie van een uitgebreide, onbedekt, door water uitgesleten kanaal dat is verbonden met beide subglaciale meren aan het stroomopwaartse uiteinde en de ijsrand aan het stroomafwaartse uiteinde. Dit geeft een nieuw perspectief op gekanaliseerde drainage onder Antarctisch ijs. We kunnen het drainagesysteem volgen tot aan de bron, deze subglaciale meren, en dan naar zijn uiteindelijke lot bij de aardingslijn, waar zoet water vermengd is met oceaanwater."

Simkins zei dat smeltwater zich ophoopt in subglaciale meren. Eerst, intense druk van het gewicht van ijs veroorzaakt wat smelten. In aanvulling, Antarctica herbergt tientallen vulkanen, die ijs van onderaf kan verwarmen. Simkins vond minstens 20 meren in het fossiele riviersysteem, samen met bewijs dat water zich ophoopte en afgevoerd uit de meren in episodische uitbarstingen in plaats van een gestage stroom. Ze werkte samen met Rice co-auteur en vulkanoloog Helge Gonnermann om te bevestigen dat nabijgelegen vulkanen de nodige warmte hadden kunnen leveren om de meren te voeden.

Studie co-auteur John Anderson, een Rice oceanograaf en veteraan van bijna 30 Antarctische onderzoeksexpedities, zei dat de omvang en reikwijdte van het gefossiliseerde riviersysteem een ​​eye-opener zou kunnen zijn voor ijskapmodelbouwers die de Antarctische waterstroom willen simuleren. Bijvoorbeeld, de kaarten laten precies zien hoe ijs zich terugtrok over het kanaal-meersysteem. De zich terugtrekkende ijsstroom in de westelijke Rosszee maakte een U-bocht om de loop van een onder het ijs staande rivier te volgen. Simkins zei dat dat opmerkelijk is omdat "het het enige gedocumenteerde voorbeeld is op de Antarctische zeebodem waar een enkele ijsstroom de terugtrekkingsrichting volledig omkeerde, in dit geval naar het zuiden en dan naar het westen en tenslotte naar het noorden, om een ​​subglaciaal hydrologisch systeem te volgen."

Simkins en Anderson zeiden dat de studie hydrologen en modelbouwers uiteindelijk kan helpen om beter te voorspellen hoe de ijsstromen van vandaag zich zullen gedragen en hoeveel ze zullen bijdragen aan de stijgende zeespiegel.

"Het is duidelijk uit het fossielenbestand dat deze drainagesystemen groot en langlevend kunnen zijn, Anderson zei. "Ze spelen een zeer belangrijke rol in het gedrag van de ijskap, en de meeste numerieke modellen van tegenwoordig zijn niet in een staat waarin ze met dat soort complexiteit kunnen omgaan."

Hij zei dat een andere belangrijke bevinding is dat drainage door het riviersysteem plaatsvond op een tijdschaal gemeten in tientallen tot enkele honderden jaren.

"We zitten nu een beetje in deze zelfgenoegzame manier van denken, Anderson zei. "Sommige mensen zeggen, 'We zullen, de ijsmarge lijkt stabiel.' Sommige mensen putten daar misschien troost uit, maar dat doe ik niet, want wat dit nieuwe onderzoek ons ​​vertelt, is dat er processen zijn die werken op decennialange tijdschalen die het ijsgedrag beïnvloeden. De waarschijnlijkheid dat we een werkelijk stabiele toestand in het hedendaagse systeem hebben waargenomen, gezien onze beperkte observatietijd, is vrij laag."