Etelämantereen jäälehden alla on manner, jota peittävät joet ja järvet, joista suurin on Erie-järven kokoinen. Säännöllisen vuoden aikana jäälevy sulaa ja palaa uudelleen, aiheuttaen järvien ja jokien täyttymisen ja tyhjenemisen ajoittain sulavesistä. Tämän prosessin avulla Antarctican jäätyneen pinnan on helpompi liukua ympäri ja nousta ja pudota joissain paikoissa jopa 6 metriä (20 jalkaa).
NASA: n suihkukäyttölaboratorion tutkijoiden johtaman uuden tutkimuksen mukaan Marie Byrd Land -nimisen alueen alla voi olla vaippa. Tämän geotermisen lämmönlähteen läsnäolo voisi selittää osan sulamisesta, joka tapahtuu levyn alla, ja miksi se on epävakaa nykyään. Se voisi myös auttaa selittämään, kuinka arkki romahti nopeasti aiemmin ilmastonmuutoksen aikaisempina ajanjaksoina.
Tutkimus, jonka otsikko on ”Länsi-Antarktiksen vaipan suihkun vaikutus jäälevyjen perusolosuhteisiin”, ilmestyi äskettäin Geofysikaalisen tutkimuksen lehti: Solid Earth. Tutkimusryhmää johti Helene Seroussi Jet-propulsiolaboratoriosta, tukena tutkijoita Washingtonin yliopiston maapallon ja planeettatieteiden laitokselta ja Alfred Wegener -instituutilta, Helmholtzin napa- ja meritutkimuskeskuksesta Saksassa.
Etelämantereen jäälehden liikkuminen ajan myötä on aina kiinnostanut maan tutkijoita. Mittaamalla nopeus, jolla jääkerros nousee ja putoaa, tutkijat kykenevät arvioimaan missä ja kuinka paljon vettä sulaa pohjassa. Näiden mittausten takia tutkijat alkoivat ensin spekuloida lämpölähteiden olemassaolosta Antarktisen jäätyneen pinnan alla.
Ehdotuksen vaipanpudoksen olemassaolosta Marie Byrd Landin johdolla teki ensimmäisen kerran 30 vuotta sitten Denverin Colorado-yliopiston tutkija Wesley E. LeMasurier. Hänen tutkimuksensa mukaan tämä oli mahdollinen selitys alueelliselle vulkaaniselle aktiviteetille ja topografiselle kupoliominaisuudelle. Mutta vasta äskettäin seismiset kuvantamistutkimukset tarjosivat tukevaa näyttöä tästä vaipan sulusta.
Marie Byrd Landin alla olevan alueen suoria mittauksia ei kuitenkaan ole tällä hetkellä mahdollista. Siksi Seroussi ja Erik Ivins JPL: stä luottivat Ice Sheet System Model -malliin (ISSM) vahvistaakseen putken olemassaolon. Tämä malli on pääosin numeerinen kuvaus jäälevyn fysiikasta, jonka ovat kehittäneet JPL: n ja Kalifornian yliopiston Irvinein tutkijat.
Varmistaaksesi mallin realistisuuden, Seroussi ja hänen tiiminsä veivät havaintoja jäälevyn korkeuden muutoksista, jotka tehtiin monien vuosien aikana. Niitä toteutti NASAn Jää, Pilvet ja Maanpinnan satelliitti (ICESat) ja heidän ilmassa tapahtuva operaatio IceBridge. Nämä tehtävät ovat mittaaneet Etelämantereen jäätikköä vuosien ajan, minkä johdosta on luotu erittäin tarkkoja kolmiulotteisia korkeuskarttoja.
Seroussi paransi myös ISSM: ää sisällyttämällä siihen luonnolliset lämmönlähteet ja lämmönsiirrot, jotka johtavat jäätymiseen, sulamiseen, nestemäiseen veteen, kitkaan ja muihin prosesseihin. Tämä yhdistetty tieto asetti voimakkaita rajoituksia Antarktikan sallituille sulamisnopeuksille ja antoi joukkueelle mahdollisuuden suorittaa kymmeniä simulaatioita ja testata laaja valikoima mahdollisia sijainteja vaippavirtaan.
He havaitsivat, että vaippavirtauksen aiheuttama lämpövuoto ei ylittäisi yli 150 milliwattia neliömetriltä. Vertailun vuoksi alueilla, joilla ei ole vulkaanista aktiviteettia, tyypillinen kokonaisvirta on välillä 40–60 milliwattia, kun taas geotermisissä hotspoteissa - kuten Yellowstonen kansallispuiston alla olevissa kohteissa - keskimäärin noin 200 milliwattia neliömetriltä.
Siellä missä he suorittivat simulaatioita, jotka ylittivät 150 millvattia neliömetriä kohti, sulamisnopeus oli liian korkea verrattuna avaruuspohjaisiin tietoihin. Lukuun ottamatta yhtä sijaintia, joka oli Ross-meren sisämaa-alue, jolla tiedetään olevan voimakkaita vesivirtauksia. Tämä alue vaati lämpövirtauksen, joka oli vähintään 150-180 milliwattia neliömetriltä, yhdenmukaistamiseksi havaittujen sulanopeuksien kanssa.
Tällä alueella seisminen kuvaus on myös osoittanut, että kuumennus voi saavuttaa jäätelön maapallon vaipan halkeaman kautta. Tämäkin on sopusoinnussa vaippaputken kanssa, jonka ajatellaan olevan kapeita kuuman magman virtauksia, jotka nousevat maan vaipan läpi ja leviävät kuoren alla. Sitten tämä viskoosinen magma ilmapalloja kuoren alla ja saa sen pullistumaan ylöspäin.
Kun jää on putken yläpuolella, tämä prosessi siirtää lämpöä jäälevyyn, aiheuttaen merkittävän sulamisen ja valumisen. Lopulta Seroussi ja hänen kollegansa toimittavat pakottavia todisteita - pinnan ja seismisen tiedon yhdistelmän perusteella - Länsi-Antarktikan jäälehden alla olevasta pintavirtauksesta. He arvioivat myös, että tämä vaippajuuri muodostui suunnilleen 50–110 miljoonaa vuotta sitten, kauan ennen Länsi-Etelämantereen jäälehden syntymistä.
Noin 11 000 vuotta sitten, kun viimeinen jääkausi päättyi, jäälevy kokenut nopean, jatkuvan jäänmenetyksen ajanjakson. Kun ilmastomallit ja nouseva merenpinta alkoivat muuttua, lämmin vesi työnnettiin lähemmäksi jäätikköä. Seroussi- ja Irvins-tutkimukset viittaavat siihen, että vaipanpylväs voisi helpottaa tällaista nopeaa menetystä nykyään, aivan kuten se teki jäätikköjen välisen ajanjakson viimeisenä alkajana.
Jäätiköiden menetyksen lähteiden ymmärtäminen Länsi-Antarktiksessa on tärkeää sikäli kuin arvioidaan jään menetyksen määrää siellä, mikä on pääasiassa ilmastonmuutoksen vaikutusten ennustamista. Koska Maassa tapahtuu jälleen maailmanlaajuisia lämpötilan muutoksia - tällä kertaa ihmisen toiminnan takia -, on välttämätöntä luoda tarkkoja ilmastomalleja, jotka antavat meille tietää kuinka nopeasti polaarijää sulaa ja merenpinta nousee.
Se kertoo myös ymmärryksestämme siitä, kuinka planeettamme historia ja ilmastonmuutokset liittyvät toisiinsa ja miten nämä vaikuttivat sen geologiseen kehitykseen.
