Ogromny system wodny pod lodowcem Antarktydy. "Do tej pory nikt nie zbadał takich struktur"

W ciągu ostatnich lat naukowcy odkryli setki połączonych jezior i rzek ukrytych wewnątrz antarktycznego lodu. Wykonali też mapy głębokich zbiorników z osadami mieszczących się niżej - pod lodem, podejrzewając przy tym, że także w tych osadach mogą kryć się systemy wodne. Nikt jednak takich nie wykrył, aż do teraz.

Zespół z Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku przedstawił mapę potężnego systemu tego typu, z cyrkulującą wodą, na zachodzie Antarktydy. - Hipotezy o tym, że w tych osadach mogą kryć się kryć się głębokie pokłady wody istniały już wcześniej, ale do tej pory nikt nie zbadał takich struktur - powiedziała główna autorka badania opisanego w czwartek na łamach czasopisma "Science", Chloe Gustafson.

Opisanych teraz systemów wodnych nie znaleziono dotąd mimo dekad badań, między innymi z użyciem radarów. Tylko w jednym przypadku, z pomocą umieszczonego w helikopterze instrumentu, w 2019 roku udało się wykryć kilkusetmetrowy zbiornik pod grubym na 350 metrów lodem. Jednak większość zbiorników z osadami jest znacznie głębsza, a lód znacznie grubszy. W badaniach tego typu słabo więc sprawdzają się także odwierty.

Zespół z Uniwersytetu Colombia posłużył się inną techniką opartą na pomiarach pola magnetycznego Ziemi. Lód, osady, słodka i słona woda oraz skały blokują pole magnetyczne z różną intensywnością. Metoda przypomina więc technikę MRI (rezonans magnetyczny) i pozwala na "zobaczenie" ukrytych głęboko struktur. Dodatkowo naukowcy wykorzystali analizę propagacji fal sejsmicznych.

Swoje badania przeprowadzili na terenie rozciągającego się na ponad 100 km strumienia lodowego Whillansa zasilającego potężny Lodowiec Szelfowy Rossa znany m.in. z podlodowcowego jeziora i zgromadzonych pod nim osadów. Wcześniejsze odwierty pokazały obecność wody i mikroorganizmów w płytkich warstwach tych osadów, ale nie było wiadomo, co kryje się głębiej.

Autorzy nowej pracy odkryli tymczasem pokłady podlodowych osadów, położone między lodem a litą skałą, sięgające aż na głębokości od 500 m do dwóch kilometrów. Potwierdzili też, że do samego dna zawierają one wodę. Naukowcy obliczyli, że woda gruntowa z badanego obszaru utworzyłaby jezioro o głębokości od 220 do 820 metrów.

Okazało się jednocześnie, że wraz z głębokością rośnie zasolenie wody. Tak jest prawdopodobnie dlatego, że osady powstały dawno temu w środowisku morskim.

Według badaczy morska woda docierała w to miejsce około pięciu-siedmiu tysięcy lat temu. Kiedy natomiast teren ten zajmował lodowiec, pochodząca z niego słodka woda wypierała od góry wodę słoną. Wpływanie tej słodkiej wody do osadów mogło przy tym zapobiec jej gromadzeniu się u podstawy lodowca, co z kolei spowalniało jego przemieszczanie się.

Co więcej, pomiary wykonane na styku lodowca lądowego z pływającym wskazują, że woda w tym miejscu jest nieco mniej słona niż woda morska. To wskazuje na to, że wpływająca do osadów woda pochodząca z lodowca wędruje aż do morza, co stwarza miejsce na kolejne jej porcje i utrzymuje system w stabilnej formie.

Naukowcy uważają jednak, że jeśli powierzchnia lodu stanie się cieńsza, co może się stać z powodu zmian klimatycznych, ruch wody w osadach może nawet ulec odwróceniu. Woda zacznie gromadzić się w większych ilościach tuż pod lodem, a to spowoduje spadek tarcia i przyspieszy ruch lodowca (już teraz lód w tym miejscu wędruje w stronę morza z prędkością jednego metra dziennie).

Jeśli natomiast woda z głębszych warstw będzie przemieszczać się w górę, będzie niosła energię geotermalną i będzie ogrzewać lód. To jeszcze przyspieszy roztapianie się jego podstawy i zwiększy jego prędkość. Zaznaczono, że obecnie to jednak tylko teorie. Nie wiadomo, czy, i w jakim stopniu, do tego dojdzie. - Ostatecznie nie mamy dobrych danych na temat przepuszczalności osadów i wiedzy o tym, jak szybko woda by przez nie przenikała. Nie wiemy, czy opisane zjawisko doprowadziłoby do kaskady bez odwrotu, czy podziemna woda ma pomniejsze znaczenie dla ruchu lodowca - wyjaśniła dr Gustafson.

Wykryta wcześniej obecność mikrobów w płytkich warstwach osadów rodzi kolejne pytania. Znaleziony system i jemu podobne prawdopodobnie są zasiedlone przez życie aż do samego dna - podejrzewają naukowcy. Jeśli woda zacznie płynąć w odwrotnym kierunku niż obecnie, uwolni cały węgiel zgromadzony przez mikroby. To by znaczyło, że pomijana do tej pory Antarktyda także może stać się źródłem węgla. Także i w tym przypadku nie wiadomo jednak, na ile taki efekt byłby istotny.

Jak podsumowali naukowcy "potwierdzenie istnienia ukrytych głęboko, dynamicznych systemów wodnych odmieniło nasze rozumienie zachowania strumieni lodowych i zmusi nas do zmiany naszych modeli podlodowej wody".