Rewolucyjna łódź podwodna odkrywa tajemnice szelfu lodowego, a następnie znika bez śladu

Wykorzystując bezzałogową łódź podwodną Ran, badacze sporządzili mapę spodniej strony lodowca szelfowego Dotson na Antarktydzie Zachodniej, odkrywając złożone formacje lodowe i znaczne obszary topnienia napędzane prądami podwodnymi, co ma kluczowe znaczenie dla poprawy prognoz wzrostu poziomu morza.

Międzynarodowy zespół badawczy z Uniwersytetu w Göteborgu umieścił bezzałogowy okręt podwodny „Ran” pod grubym lodem Antarktydy. Otrzymali pierwsze w historii szczegółowe mapy spodniej strony lodowca, zapewniające cenne informacje na temat potencjalnego przyszłego wzrostu poziomu morza.

Autonomiczny pojazd podwodny Ran został zaprogramowany tak, aby nurkował we wgłębieniu szelfu lodowego Dotson na Antarktydzie Zachodniej i skanował znajdujący się nad nim lód za pomocą zaawansowanego systemu sonarowego. Przez 27 dni łódź podwodna przepłynęła łącznie ponad 1000 kilometrów tam i z powrotem pod lodowcem, docierając do jamy na głębokość 17 kilometrów. Szelf lodowy to masa lodu lodowcowego, zasilana z lądu przez lodowce dopływowe, która unosi się w morzu nad wnęką szelfu lodowego.

„Jakbym widział tył księżyca”

„Wcześniej korzystaliśmy z danych satelitarnych i rdzeni lodowych, aby obserwować zmiany lodowców w czasie. Wprowadzając łódź podwodną do jamy, udało nam się uzyskać mapy spodu lodu w wysokiej rozdzielczości. To trochę jak oglądanie tyłu Księżyca” – mówi główna autorka Anna Wåhlin, profesor oceanografii na Uniwersytecie w Göteborgu.

W nowym artykule naukowym pt Postęp nauki, naukowcy przedstawiają raport na temat wyników tego wyjątkowego badania. Niektóre rzeczy są zgodne z oczekiwaniami. Lodowiec topi się szybciej tam, gdzie silne prądy podwodne niszczą jego podstawę. Korzystając z łodzi podwodnej, naukowcy byli w stanie po raz pierwszy zmierzyć prądy pod lodowcem i udowodnić, dlaczego zachodnia część lodowca szelfowego Dotson topi się tak szybko. Widzą także dowody bardzo wysokiego topnienia w pionowych pęknięciach rozciągających się przez lodowiec.

Jednak badacze zaobserwowali także nowe wzory na podstawie lodowca, które rodzą pytania. Powierzchnia nie jest gładka, ale występuje tam lodowiec szczytowy i dolinowy z płaskowyżami i formacjami przypominającymi wydmy. Naukowcy stawiają hipotezę, że mogły one powstać w wyniku płynącej wody pod wpływem obrotu Ziemi.

Złożone obszary

Karen Alley, glacjolog z Uniwersytetu w Manitobie i współautorka tego interdyscyplinarnego badania, komentuje ustalenia:

„Mapy stworzone przez Ran stanowią ogromny postęp w naszym rozumieniu szelfów lodowych Antarktydy. Mieliśmy wskazówki, jak złożone są podstawy szelfów lodowych, ale Ran odkrył szerszy i pełniejszy obraz niż kiedykolwiek wcześniej. Zdjęcia z podstawy szelfu lodowego Dotson pomagają nam zinterpretować i skalibrować to, co widzimy z satelitów” – mówi Karen Alley.

Naukowcy zdają sobie teraz sprawę, że w przyszłych misjach badawczych pod lodowcami pozostaje jeszcze wiele procesów do odkrycia.

„Mapowanie dostarczyło nam wielu nowych danych, którym musimy przyjrzeć się bliżej. Jest oczywiste, że wiele wcześniejszych założeń dotyczących topnienia spodu lodowców jest nieprawdziwych. Obecne modele nie są w stanie wyjaśnić złożonych wzorców, które widzimy. Ale dzięki tej metodzie mamy większą szansę na znalezienie odpowiedzi” – mówi Anna Wåhlin.

Lepsze modele

Lodowiec szelfowy Dotsona jest częścią pokrywy lodowej Antarktydy Zachodniej i uważa się, że ze względu na swój rozmiar i położenie ma potencjalnie duży wpływ na przyszły wzrost poziomu morza.

„Potrzebne są lepsze modele, aby przewidzieć, jak szybko szelfy lodowe będą się topić w przyszłości. Współpraca oceanografów i glacjologów, łącząc teledetekcję z danymi z pola oceanograficznego, jest ekscytująca. Jest to potrzebne, aby zrozumieć zachodzące zmiany glacjologiczne – siła napędowa tkwi w oceanie” – mówi Anna Wåhlin.

Onieśmielające przeżycie

Anna Wåhlin kontynuuje: „Na Ziemi pozostało niewiele niezbadanych obszarów. Widok Ran znikającej w ciemnych, nieznanych głębinach pod lodem, wykonującej swoje zadania przez ponad 24 godziny bez komunikacji, jest oczywiście zniechęcający. Doświadczenie z ponad 40 misji pod lodem dodało nam pewności, ale ostatecznie pokonały nas wymagające warunki”.

Prace terenowe na potrzeby tego badania przeprowadzono w 2022 r. W styczniu 2024 r. grupa wróciła z Ranem na lodowiec szelfowy Dotson, aby powtórzyć badania, mając nadzieję na udokumentowanie zmian.

Udało im się powtórzyć tylko jedno nurkowanie poniżej lodowca szelfowego Dotsona, zanim Ran zniknął bez śladu.

„Chociaż odzyskaliśmy cenne dane, nie otrzymaliśmy wszystkiego, na co liczyliśmy. Te postępy naukowe były możliwe dzięki wyjątkowemu pojazdowi podwodnemu, jakim był Ran. Badania te są potrzebne, aby zrozumieć przyszłość pokrywy lodowej Antarktydy i mamy nadzieję, że będziemy w stanie zastąpić Rana i kontynuować tę ważną pracę” – mówi Anna Wåhlin.

Odniesienie: „Wiry i czerpaki: topnienie podstawy lodu ujawnione na podstawie wielowiązkowych zdjęć szelfu lodowego Antarktyki”: Anna Wåhlin, Karen E. Alley, Carolyn Begeman, Øyvind Hegrenæs, Xiaohan Yuan, Alastair GC Graham, Kelly Hogan, Peter ED Davis, Tiago S. Dotto, Clare Eayrs, Robert A. Hall, David M. Holland, Tae Wan Kim, Robert D. Larter, Li Ling, Atsuhiro Muto, Erin C. Pettit, Britney E. Schmidt, Tasha Snow, Filip Stedt, Peter M. Washam, Stina Wahlgren, Christian Wild, Julia Wellner, Yixi Zheng i Karen J. Heywood, 31 lipca 2024 r., Postęp nauki.
DOI: 10.1126/sciadv.adn9188