Wetenschappers hebben de temperatuur van een enorme uitgestrektheid van de zeebodem in de Noordelijke IJszee gemeten in nieuw onderzoek door de U.S. Geological Survey en de Geological Survey of Canada. De studie, gepubliceerd in de Tijdschrift voor Geofysisch Onderzoek , gaat gepaard met de vrijgave van een grote dataset van mariene warmtestromen verzameld door de USGS van een ijseiland dat tussen 1963 en 1973 in de Noordelijke IJszee drijft. Deze nooit eerder gepubliceerde gegevens breiden het aantal metingen van de mariene warmtestroom in de hoge Arctische Oceaan.

Mariene warmtestroomgegevens gebruiken temperaturen in sedimenten in de buurt van de zeebodem als een indicatie van hoe heet de buitenste laag van de aarde is. Deze gegevens kunnen worden gebruikt om platentektoniektheorieën te testen, informatie verstrekken over olie- en gasreservoirs, de structuur van gesteentelagen bepalen en vloeistofcirculatiepatronen afleiden door breuken in die gesteentelagen.

"Dit oeuvre en het feit dat het zoveel jaren later nog steeds relevant is, onderstreept de blijvende bijdrage die USGS-onderzoekers hebben geleverd aan het begrijpen van zelfs de meest afgelegen uithoeken van de planeet, " zei USGS associate director voor natuurlijke gevaren, David Applegate. "Terwijl de focus op het Noordpoolgebied blijft toenemen, Ik kijk ernaar uit om te zien hoe wetenschappers van de USGS en andere instellingen voortbouwen op dit waardevolle onderzoek."

Vanaf 1963, de nu gepensioneerde USGS-wetenschapper Arthur Lachenbruch en zijn team van onderzoekers voerden 356 metingen van de mariene warmtestroom uit en verzamelden meer dan 500 sedimentmonsters op de zeebodem terwijl ze werkten vanuit een hut die was geïnstalleerd op Fletcher's Ice Island, een ijsschots van 30 vierkante mijl, ook bekend als T-3. Deze metingen van de warmtestroom in de Noordelijke IJszee die in de loop van 10 jaar door de USGS zijn uitgevoerd, vertegenwoordigen veel meer dan het aantal dat beschikbaar is voor de Amerikaanse Atlantische marge.

Toen hem werd gevraagd naar de release van de T-3 legacy warmtestroom dataset, Lachenbruch merkte op, "Ik ben verheugd om te zien dat de T-3-warmtestroomresultaten algemeen beschikbaar zijn voor onderzoekers en opnieuw worden geanalyseerd met behulp van Arctische seismische gegevens die in de afgelopen decennia zijn verkregen."

T-3 ijseiland werd beheerd door het US Naval Arctic Research Laboratory en het Office of Naval Research. Onderzoekers van de USGS, het Lamont-Doherty Earth Observatory (LDEO) en andere instellingen hebben tussen 1962 en 1974 maandenlang aan de T-3 gewerkt. de LDEO registreerde navigatie- en geofysische gegevens met tussenpozen van een uur, en de USGS heeft deze T-3-dataset ook vrijgegeven in samenwerking met voormalig LDEO-onderzoeker John K. Hall, Geologisch Onderzoek van Israël (gepensioneerd).

Tijdens het decennium van USGS-onderzoek, oceaanstromingen en de beweging van het poolijs droegen T-3 Ice Island bijna 21, 000km (13, 050 mijl) door het westelijke deel van de Noordelijke IJszee, die bekend staat als het Amerasian Basin. Dit blijft zelfs vandaag een van de meest afgelegen en minst bestudeerde plaatsen op aarde, waardoor het grote aantal warmtestroommetingen dat door de USGS is vrijgegeven, nog opmerkelijker wordt.

De USGS verwierf de metingen van de mariene warmtestroom door een sonde uitgerust met thermische sensoren door een permanent gat in het ijs te laten zakken totdat de sonde de zeebodem binnenging. De sonde registreerde temperaturen in de sedimenten en haalde ook een sedimentkern terug die voor andere metingen werd gebruikt door USGS-onderzoekers en collega's van de Universiteit van Wisconsin.

In de Tijdschrift voor Geofysisch Onderzoek papier waarin deze metingen worden beschreven, USGS-geofysicus Carolyn Ruppel en co-auteurs combineren de legacy T-3-warmtestroomgegevens met moderne seismische beelden. Deze seismische gegevens van de Noordelijke IJszee worden verkregen door ijsbrekers die honderden tot duizenden meters (tot vele mijlen) onder de zeebodem beelden maken om sediment- en rotsstructuren te onthullen, fouten, en andere kenmerken.

Sommige van de moderne seismische gegevens die in het papier worden gebruikt, zijn verzameld of samengesteld door de Amerikaanse en Canadese Extended Continental Shelf-projecten, wiens leidende wetenschappers, USGS-geofysicus Deborah Hutchinson en Geological Survey of Canada-onderzoeker David Mosher, co-auteur van de nieuwe studie. Andere co-auteurs zijn onder meer Lachenbruch en gepensioneerd USGS-wetenschapper Robert Munroe, die thermische laboratoriummetingen uitvoerde op teruggevonden sedimentmonsters terwijl ze op T-3 waren.

Het nieuwe artikel analyseert de variabiliteit in de T-3 warmtestroomdataset en laat zien dat de temperaturen van de zeebodem en de bovenste lagen van de korst niet afhankelijk zijn van bathymetrie of sedimentdikte. De analyse toont ook aan dat de grote variabiliteit van de warmtestroom op Alpha Ridge, die werd gevormd toen een mantelhotspot leidde tot de oprichting van de High Arctic Large Igneous Province, is consistent met dunne sedimentbedekking over gebroken keldergesteente dat doordrongen is van circulerende vloeistoffen.

De nieuwe studie bevestigt ook de resultaten die in de jaren zestig werden verkregen door Lachenbruch en USGS-collega B. Vaughn Marshall. Ze hadden gepostuleerd dat verschillen tussen de samenstelling van de gesteentelagen tussen Canada Basin en Alpha Ridge een verklaring zouden kunnen zijn voor een anomalie in de warmtestroom op de grens tussen deze provincies.