Нападение снизу: почему самый опасный ледник Антарктиды теряет свою хватку

Пролетая над Антарктидой, трудно понять, из-за чего вся эта суета. Подобно гигантскому свадебному торту, снежная глазурь на вершине самого большого в мире ледяного щита выглядит гладкой и безупречной, красивой и совершенно белой. Маленькие завихрения снежных дюн покрывают поверхность.

Но по мере того, как вы приближаетесь к краю ледяного щита, возникает ощущение огромной скрытой силы. На поверхности появляются трещины, иногда организованные как стиральная доска, а иногда полный хаос шпилей и гребней, обнажающие бледно-голубое кристаллическое сердце льда внизу.

По мере того, как самолет летит ниже, масштаб этих разрывов неуклонно растет. Это не просто трещины, а каньоны, достаточно большие, чтобы проглотить реактивный лайнер, или шпили размером с памятники. Скалы и разрывы, прорехи в белом одеяле появляются, указывая на силу, которая может швырять городские глыбы льда вокруг, как множество разбитых автомобилей в нагромождении. Это искривленный, разорванный, вырванный пейзаж. Возникает и ощущение движения, чего не может передать ни одна свободная ото льда часть Земли — весь пейзаж находится в движении, и как будто не очень этому рад.

Антарктида — это континент, состоящий из нескольких больших островов, один из которых размером с Австралию, и все они погребены под слоем льда толщиной 10 000 футов. Лед содержит достаточно пресной воды, чтобы поднять уровень моря почти на 200 футов.

Его ледники всегда находились в движении, но подо льдом происходят изменения, которые оказывают глубокое влияние на будущее ледникового щита и на будущее прибрежных сообществ по всему миру.

Ломается, истончается, тает, разрушается

Антарктида — это место, где я работаю. Как полярный ученый я посетил большинство областей ледяного щита в более чем 20 поездках на континент, привозя датчики и метеостанции, путешествуя по ледникам или измеряя скорость, толщину и структуру льда.

В настоящее время я являюсь ученым-координатором крупных международных исследований самого опасного ледника Антарктиды в США — подробнее об этом чуть позже. Я осторожно пересекал трещины, осторожно ступал по твердому синему продуваемому ветром льду и целыми днями ехал по самому монотонному ландшафту, какой только можно себе представить.

Горы направляют поток ледников в сторону моря. 66 Север через Unsplash.

Насколько может судить полярная наука, на протяжении большей части последних нескольких столетий ледяной щит оставался стабильным. Наша способность отслеживать, сколько льда уходит каждый год и сколько снега падает на вершину, простирается всего на несколько десятилетий назад, но то, что мы видим, — это ледяной щит, который еще в 1980-х годах находился почти в равновесии.

Вначале изменения льда происходили медленно. Айсберги откалывались, но лед сменялся новым отливом. Общее количество снегопадов не сильно менялось на протяжении столетий — это мы знали, глядя на ледяные керны, — и в целом течение льда и высота ледяного щита казались настолько постоянными, что главной целью ранних исследований льда в Антарктиде было найти место, любое место, которое резко изменилось.

Карта Антарктиды, видимая сверху, большая часть которой представляет собой ледяной щит, показывает скорость ледяного потока. Ледник Туэйтса находится слева. Студия научной визуализации Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.

Но теперь, когда окружающий воздух и океан нагреваются, участки антарктического ледяного щита, которые были стабильными в течение тысяч лет, ломаются, истончаются, тают или, в некоторых случаях, разрушаются в кучу. Когда эти края льда реагируют, они посылают мощное напоминание: если даже небольшая часть ледяного щита полностью рухнет в море, последствия для берегов мира будут серьезными.

Как и многие геофизики, я думаю о том, как Земля выглядит ниже той части, которую мы можем видеть. Для Антарктиды это означает думать о ландшафте подо льдом. Как выглядит погребенный континент и как этот каменистый фундамент определяет будущее льда в потеплении?

Визуализация мира подо льдом

Недавние попытки объединить данные сотен самолетов и наземных исследований дали нам своего рода карту континента подо льдом. Он показывает два очень разных ландшафта, разделенных Трансантарктическими горами.

В Восточной Антарктиде, ближе к Австралии, континент изрезан и изрезан несколькими небольшими горными хребтами. Некоторые из них имеют альпийские долины, прорезанные самыми первыми ледниками, образовавшимися на Антарктиде 30 миллионов лет назад, когда ее климат напоминал климат Альберты или Патагонии. Большая часть коренных пород Восточной Антарктиды находится над уровнем моря. Именно здесь во время необычно сильной жары в марте 2022 года рухнул шельфовый ледник Конгер размером с город.

Недавние исследования подо льдом нанесли на карту коренную породу Антарктиды и показали, что большая часть западной стороны находится ниже уровня моря. Bedmap2; Фретвелл 2013.

В Западной Антарктиде коренная порода совсем другая, ее части намного глубже. Эта область когда-то была дном океана, регионом, где континент был растянут и разбит на более мелкие блоки с глубоким морским дном между ними. Большие острова, состоящие из вулканических горных хребтов, связаны друг с другом толстым ледяным покровом. Но лед здесь теплее и движется быстрее.

Еще 120 000 лет назад эта область, вероятно, была открытым океаном — и определенно так было в последние 2 миллиона лет. Это важно, потому что наш сегодняшний климат быстро приближается к температуре, которая была несколько миллионов лет назад.

Осознание того, что западно-антарктический ледяной щит исчез в прошлом, вызывает серьезную озабоченность в эпоху глобального потепления.

Ранние этапы масштабного отступления

Ближе к побережью Западной Антарктиды находится большая область льда, называемая ледником Туэйтса. Это самый широкий ледник на земле, 70 миль в поперечнике, осушающий площадь, почти равную площади Айдахо.

Спутниковые данные говорят нам, что он находится на ранних стадиях крупномасштабного отступления. Каждый год высота поверхности падает на 3 фута. На побережье образовались огромные трещины, и многие большие айсберги были брошены по течению. Ледник течет со скоростью более мили в год, и эта скорость почти удвоилась за последние три десятилетия.

Спутниковые данные за два десятилетия показывают самую быструю потерю льда в районе ледника Туэйтса. НАСА.

Сверху видны трещины в леднике Туэйтса. Тед Скамбос

Этот район был отмечен ранее как место, где лед мог потерять сцепление с коренной породой. Этот регион был назван «слабым изнаночной стороной» ледяного щита.

Некоторые из первых измерений толщины льда с помощью радиоэхолота показали, что коренная порода в центре Западной Антарктиды находится на глубине до полутора миль ниже уровня моря. Прибрежная зона была более мелкой, с несколькими горами и возвышенностями; но широкий разрыв между горами лежал недалеко от побережья. Здесь ледник Туэйтс встречается с морем.

Эта схема с более глубоким льдом, нагроможденным высоко около центра ледяного щита, и более мелкой, но все же низкой коренной породой у побережья, является рецептом катастрофы, хотя и очень медленно развивающейся катастрофы.

Лед течет под собственным весом – это то, чему мы учились в средней школе по науке о Земле, но подумайте об этом сейчас. С очень высоким и очень глубоким льдом вблизи центра Антарктиды существует огромный потенциал для более быстрого течения. Из-за того, что у краев он мельче, поток сдерживается: он трется о коренную породу, когда пытается уйти, а более короткий столб льда у берега выдавливает его наружу.

Как более теплая вода подмывает ледник.

Если бы лед отступил достаточно далеко, отступающий фронт перешел бы от «тонкого» льда — все еще толщиной почти 3000 футов — к более толстому льду по направлению к центру континента. На отступающей кромке лед будет течь быстрее, потому что сейчас лед толще. Текая быстрее, ледник тянет лед позади себя, позволяя ему плавать, вызывая большее отступление. Это так называемая петля положительной обратной связи: отступление ведет к более толстому льду в передней части ледника, что ускоряет течение и ведет к еще большему отступлению.

Согревающая вода: штурм снизу

Но с чего начнется это отступление? До недавнего времени Туэйтс не сильно изменился с тех пор, как он был впервые нанесен на карту в 1940-х годах. Вначале ученые думали, что отступление будет результатом более теплого воздуха и таяния поверхности. Но причину изменений в Туэйтсе, видимых по спутниковым данным, не так просто обнаружить с поверхности.

Однако подо льдом, в точке, где ледяной щит впервые отрывается от континента и начинает выступать над океаном в виде плавучего шельфового ледника, причина отступления становится очевидной. Здесь океанская вода, намного превышающая точку плавления, размывает основание льда, стирая его, как кубик льда исчезает, покачиваясь в стакане с водой.

Нагретая вода проникает под шельфовый ледник и разрушает его снизу. Скамбос и др. 2017.

Вода, способная растопить от 50 до 100 футов льда каждый год, встречается здесь с краем ледяного щита. Эта эрозия позволяет льду течь быстрее, толкая плавучий шельфовый ледник.

Шельфовый ледник является одной из сдерживающих сил, сдерживающих ледяной щит. Но давление материкового льда медленно ломает эту ледяную пластину. Подобно доске, раскалывающейся под чрезмерным весом, на ней образуются огромные трещины. Когда он уступит место – а картирование трещин и скорости течения предполагает, что это произойдет всего через несколько лет – это будет еще один шаг, который позволит льду течь быстрее, питая петлю обратной связи.

До 10 футов подъема уровня моря

Оглядываясь назад на покрытый льдом континент из нашего лагеря в этом году, это отрезвляющее зрелище. Огромный ледник, идущий к побережью и простирающийся от горизонта до горизонта, поднимается до середины Западно-Антарктического ледяного щита. Ощущается, что лед давит на берег.

Лед остается льдом – он не движется так быстро, что бы им ни двигалось; но эта гигантская область под названием Западная Антарктида вскоре может начать многовековой спад, который поднимет до 10 футов над уровнем моря. При этом скорость повышения уровня моря увеличится в несколько раз, что создаст большие проблемы для людей, живущих в прибрежных городах. Что почти все мы.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.