En ny studie fra forskere fra NASA har bevist at en geotermisk varmekilde kalt en mantelplym, dypt under jorden i Marie Bird i Antarktis, forklarer den raske smeltingen som skaper innsjøer og elver under isplaten. Selv om varmekilden ikke er en ny eller økende trussel mot den vestantarktiske isisen, kan det hjelpe å forklare hvorfor islaken er ustabil i dag.
Stabiliteten til en isplate henger nøye sammen med hvor mye vann som renner nedenfra, noe som gjør breene lettere å gli. Å forstå kildene og fremtiden til smeltevann i Vest-Antarktis er viktig for å vurdere hastigheten som isen kan smelte og øke havets vannstand.
Antarktisas isbreer er ustabile og fylt med elver og innsjøer, den største av dem er innsjøen Erie. Mange innsjøer fylles og tappes raskt, og får isoverflaten tusenvis av meter over dem til å stige og falle så mye som 6 meter. Bevegelsen lar forskere estimere hvor og hvor mye vann som skal eksistere.
For rundt 30 år siden antydet en forsker ved University of Colorado Denver at varme fra en mantelplym under jorden av Marie Bird kunne forklare regional vulkansk aktivitet og kuppelens topografiske funksjon. Nylig seismisk avbildning har støttet dette konseptet.
Med de små direkte målingene som finnes langs isen, har forskere ved JPL kommet frem til en bedre måte å studere ideen om en mantelplym gjennom numeriske simuleringer. De brukte Ice Sheet System Model (ISSM), en numerisk beskrivelse av fysikken til isark utviklet av forskere ved JPL og University of California, Irvine.
For å sikre at modellen var realistisk, overvåket forskerne endringer i overflaten på isplaten ved hjelp av data fra NASAs IceSat-satellitt og luftaksjonen Operation IceBridge.
Siden plasseringen og størrelsen på den mulige mantelplommen var ukjent, testet de hele spekteret av hva som var fysisk mulig for flere parametere, og produserte dusinvis av forskjellige simuleringer.
De fant ut at strømmen av energi fra mantelpelen ikke burde være mer enn 150 milliwatt per kvadratmeter. Til sammenligning, i regioner i USA uten vulkansk aktivitet, varierer varmestrømmen fra jordas mantel fra 40 til 60 milliwatt.
Salgsfremmende video:
I Yellowstone nasjonalpark - en berømt geotermisk hotspot - er varmen nedenfra rundt 200 milliwatt per kvadratmeter i gjennomsnitt over parken, selv om individuelle geotermiske egenskaper, for eksempel geysirer, er mye varmere.
Simuleringer av forskere Serucy og Ivins ved bruk av varmefluks over 150 milliwatt per kvadratmeter viste for mye smelting til å være i samsvar med rombaserte data, bortsett fra ett sted: et område dypt i Rosshavet kjent for intense vannstrømmer. Dette området krevde en varmefluks på minst 150-180 milliwatt per kvadratmeter. Seismisk avbildning har imidlertid vist at mantelen i dette området kan nå isplaten gjennom en rift, det vil si et brudd i jordskorpen, slik som dukket opp i Great Rift Valley i Afrika.
Mantelplymer antas å være smale bergstrømmer som stiger gjennom jordens mantel og sprer seg som en sopphette under jordskorpen. Oppdriften av materialet, hvorav noen smeltes, får skorpen til å bule utover. Mantel-plume-teorien ble foreslått på 1970-tallet for å forklare geotermisk aktivitet som forekommer langt fra den tektoniske plategrensen som Hawaii og Yellowstone.
Marie Birds mantelplysj dannet for 50 til 110 millioner år siden, lenge før den vestantarktiske isisen dukket opp. På slutten av den siste istiden for rundt 11 000 år siden, gikk isplaten gjennom en periode med raskt, vedvarende istap, da endringer i globale værforhold og stigende havnivå presset varmt vann nærmere isisen - akkurat som det gjør i dag.
"Tilstedeværelsen av denne mantelplymen er viktig fordi den antyder at Antarktis is er mer sårbar i dette området: denne ekstra varmen varmer isen, noe som antyder større svakhet i møte med fremtidige og tidligere endringer i miljøet," sier forskerne.
