Gletsjers zijn essentieel voor de gezondheid van mens en dier. In feite, 70 procent van de wereldbevolking consumeert water dat enige glaciale input heeft. Het is belangrijk om te begrijpen hoe deze ijzige reuzen werken, omdat ze stroomafwaartse ecosystemen aantasten.

Carli Arendt, een assistent-professor marine, aard- en atmosferische wetenschappen bij NC State, wil begrijpen hoe water door gletsjers beweegt; specifiek, hoe lang subglaciaal water kan worden opgeslagen.

Normaal gesproken, wetenschappers gebruiken kleurstoffen om te bepalen hoe lang water wordt opgeslagen in een gletsjer. Ze brengen de kleurstof aan op het oppervlak van een gletsjer tijdens het smeltseizoen en meten hoe lang het duurt voordat het in de stroom eronder verschijnt. Echter, deze methode laat eigenlijk alleen de transittijd zien - hoe lang het water kan duren om van het oppervlak van een gletsjer naar de bodem te gaan - het heeft geen betrekking op subglaciale opslag.

Subglaciaal water verwijst naar het water dat is opgeslagen op de bodem van de gletsjer, waar het ijs in contact kan komen met gesteente. Omdat het erg moeilijk is om toegang te krijgen tot dit gebied, er is geen directe methode om te meten hoe lang subglaciaal water kan worden opgeslagen.

Daar wil Arendt verandering in brengen. Met collega's van de Universiteit van Michigan (waar Arendt de studie begon als een afgestudeerde student) en de Universiteit van Wyoming, ze deed onlangs een proof-of-concept-onderzoek naar een methode om subglaciale wateropslagtijden te berekenen.

Arendt gemeten natuurlijk voorkomend, onschadelijke uraniumisotopen (U-238 en U-234) in smeltwatermonsters die ze verzamelde uit het subglaciale systeem van de Athabasca-gletsjer in Canada. Overuren, de uraniumisotopen vervallen tot "dochter"-producten, zoals radon 222. Door te zoeken naar de aanwezigheid van dochterproducten in het smeltwater, Arendt kon berekenen hoe lang dat water in het subglaciale systeem was opgeslagen.

Arendt zocht ook naar de aanwezigheid en concentratie van natuurlijke elementen zoals fosfor en nitraat in het smeltwater om te bepalen hoe lang dat smeltwater in staat is om te interageren met het onderliggende gesteente. Overuren, gesteente kan gedeeltelijk oplossen in smeltwater en de wrijving tussen ijs op de bodem van de gletsjer en het gesteente eronder kan het gesteente weerstaan. Beide processen verrijken het water met minerale zouten.

Naarmate de watermonsters meer verdund werden, Arendt kon vaststellen dat het water minder contact had met het gesteente, haar helpen om de opslagtijd te berekenen. Als resultaat waren Arendt en haar collega's in staat om direct bewijs vast te leggen van subglaciale opslagtijden die tijdens het pieksmeltseizoen afnemen.

Maar subglaciaal smeltwater en de mineralen die het bevat, doen meer dan alleen helpen bij het berekenen van de opslag. Die mineralen kunnen de levenscycli van stroomafwaarts levende dieren beïnvloeden. Bijvoorbeeld, zalm in Alaska profiteert van subglaciaal water met hogere niveaus van nitraat en fosfor. Die voedingsstoffen komen tijdens het smeltseizoen op specifieke punten vrij in het water, dus zalm spawns worden getimed om samen te vallen met die smelten. De gezondheid van zalm is direct gekoppeld aan de gezondheid van het ijs.

"Gletsjers zijn een belangrijke speler in onze ecosystemen, " zegt Arendt. "Ze vullen watervoerende lagen aan en leveren voedingsstoffen die dieren nodig hebben om te overleven. Naarmate het klimaat verandert, inzicht in de impact op gletsjers en ijskappen zal ons helpen de problemen met de waterkwaliteit en de voorziening aan te pakken."

Het onderzoek verschijnt in Chemische geologie .