Naukowcy odkryli nowe jeziora pod lodami Antarktydy. Wpływają na poziom mórz

Naukowcy odkryli pod lodem Antarktydy 85 nieznanych dotąd aktywnych jezior. Dotychczas wiadomo było o istnieniu 146 jezior podlodowcowych na Biegunie Południowym, ukrytych kilka kilometrów pod największą strukturą lodową na Ziemi. Takie jeziora mają wpływ na stabilność i ruch lodowców, a w efekcie – na wzrost globalnego poziomu mórz. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Communications we wrześniu tego roku. W badaniu użyto danych z satelity CryoSat Europejskiej Agencji Kosmicznej.

Jak jeziora podlodowcowe wpływają na lód?

Autorom badania udało się nie tylko zidentyfikować nowe jeziora u podstawy pokrywy lodowej Antarktydy, głęboko pod powierzchnią, ale także zaobserwować ich pełne cykle napełniania i opróżniania. Ustalili także nowe szlaki drenażu, zaobserwowali pięć połączonych ze sobą sieci jezior podlodowcowych, których cykle napełniania i opróżniania są powiązane oraz 25 skupisk jezior. Dzięki ich odkryciom znane jest już 231 jezior podlodowcowych na Biegunie Południowym. Pierwsze jeziora pod pokrywą lodową Antarktydy zidentyfikowano za pomocą lotniczych badań radiolokacyjnych (RES) prowadzonych w latach 60. XX wieku. Ze względu na trudne warunki badań – jeziora przykryte są setkami metrów lodu – nasza wiedza o nich wciąż jest ograniczona. Teraz dane zebrane przez satelitę CryoSat w latach 2010-2020 pozwoliły rzucić nowe światło pod lody Antarktydy.

W tych warunkach niezwykle trudno jest obserwować napełnianie i opróżnianie jezior podlodowcowych, zwłaszcza że ich napełnianie i opróżnianie zajmuje kilka miesięcy lub lat. Przed naszymi badaniami na całym świecie zaobserwowano zaledwie 36 pełnych cykli, od początku napełniania do końca opróżniania. Zaobserwowaliśmy 12 kolejnych pełnych cykli napełniania i opróżniania, co daje łącznie 48.
Sally Wilson, doktorantka na Uniwersytecie w Leeds, główna autorka badania

Jak właściwie powstaje jezioro podlodowcowe? U podstawy pokrywy lodowej, w zagłębieniach terenu, dochodzi do roztopu wody dzięki obecności ciepła pochodzącego od podłoża skalnego ziemi oraz ciepła powstającego w wyniku tarcia, gdy lód przesuwa się po podłożu skalnym. Woda roztopowa może okresowo gromadzić się na powierzchni tego podłoża i odpływać – w ten sposób funkcjonuje jezioro aktywne. Przepływ wody obecny w cyklu napełniania i opróżniania aktywnego jeziora może zmniejszać tarcie między lodem a podłożem, przez co lód może szybciej „zsuwać się” do oceanu, wpływając na tempo wzrostu poziomu morza. Jeśli cykl opróżniania i napełniania nie daje się zaobserwować, jezioro uznaje się za stabilne. Przykładem takiego jeziora jest największe jezioro podlodowcowe Antarktydy – Jezioro Wostok. Szacuje się, że mieści się w nim około 5,4 tys. km3 wody. To więcej, niż potrzeba by napełnić Wielki Kanion.

Eksperci twierdzą, że potencjalne opróżnienie Jeziora Wostok naruszyłoby stabilność pokrywy lodowej kontynentu, w efekcie wpływając na cyrkulację oceaniczną i globalny poziom mórz. Woda z jeziora podlodowcowego staje się szczególnie „groźna” gdy dotrze do miejsca, gdzie kończy się lądolód, a zaczyna lód pływający – wtedy tzw. smugi słodkiej wody lokalnie zwiększają tempo topnienia podstawy szelfów lodowych. To zjawisko jest szczególnie ważne na Antarktydzie, gdzie jeziora podlodowcowe często występują w pobliżu krawędzi pokrywy lodowej.

Pomiary satelitarne i nowe możliwości

Satelita CryoSat należy do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i została wystrzelona w 2010 r., a jej głównym przeznaczeniem jest badanie lodu na Ziemi – mierzy grubość polarnego lodu morskiego i monitoruje zmiany w pokrywie lodowej Grenlandii i Antarktydy oraz lodowców na całym świecie. Może także badać lód pływający. Wykorzystując dane z 10 lat pomiarów dokonywanych przez satelitę, naukowcy zaobserwowali lokalne zmiany wysokości pokrywy lodowej Antarktydy, odpowiadające napełnianiu i opróżnianiu jezior podlodowcowych. Pozwoliło to na lokalizację jezior oraz monitorowanie cykli ich napełniania w czasie.

Jak powiedziała prof. Anna Hogg, współautorka badania: „fascynujące było odkrycie, jak obszary jezior podlodowcowych mogą się zmieniać w różnych cyklach napełniania i opróżniania. To pokazuje, że hydrologia podlodowcowa Antarktydy jest znacznie bardziej dynamiczna, niż wcześniej sądzono, dlatego musimy nadal monitorować te jeziora w miarę ich ewolucji w przyszłości”.

Sally Wilson podkreśliła, że te obserwacje są kluczowe dla zrozumienia zmian w pokrywach lodowych i ich wpływu na otaczające je oceany.

Modele numeryczne, których obecnie używamy do prognozowania udziału całych pokryw lodowych we wzroście poziomu morza, nie uwzględniają hydrologii podlodowcowej. Te nowe zestawy danych dotyczące lokalizacji jezior podlodowcowych, ich zasięgu i zmian w czasie zostaną wykorzystane do pogłębienia naszej wiedzy na temat procesów napędzających przepływ wody pod Antarktydą. (...) Hydrologia podlodowcowa to brakujący element wielu modeli pokrywy lodowej. Mapując miejsca i czas aktywności tych jezior, możemy zacząć mierzyć ich wpływ na dynamikę lodu i udoskonalać prognozy przyszłego wzrostu poziomu mórz.
Sally Wilson, doktorantka na Uniwersytecie w Leeds, główna autorka badania

„Te badania po raz kolejny dowodzą, jak niezbędne są dane z misji CryoSat dla lepszego zrozumienia regionów polarnych, a zwłaszcza dynamiki pokryw lodowych. Im lepiej poznamy złożone procesy wpływające na pokrywę lodową Antarktydy, w tym przepływ wody roztopowej u jej podstawy, tym dokładniej będziemy mogli prognozować skalę przyszłego wzrostu poziomu morza” – dodał z kolei Martin Wearing, zajmujący się tworzeniem modeli cyfrowych bliźniaków Ziemi w ESA.