NASA’nın uzay lazeri Antarktika’da buzun altında yeni göller keşfetti

2019’daki 88-Güney seferinin bir parçası olarak Antarktika buz tabakasının yüzeyindeki NASA araştırmacıları. Dünyanın en çorak arazilerinden birine yapılan 470 millik keşif, uzaydan uydu tarafından toplanan verilerin doğruluğunu değerlendirmenin en iyi yolunu sunuyor. 2 (ICESat-2). Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi/Dr. Kelly Brant

NASA’nın çarpıcı çözünürlükte Antarktika su göllerinin ICESat-2 haritası

Yukarıdan, Antarktika Buz Levhası, milyonlarca yıldır Antarktika’yı kaplayan sakin ve kalıcı bir buz tabakası gibi görünebilir. Ancak buz tabakası en derin yerinde binlerce metre derinlikte olabilir ve tabanının kıtanın ana kayasıyla buluştuğu yerde yüzlerce erimiş su gölünü gizler. Yüzeyin derinliklerinde, bu göllerden bazıları, sonunda okyanusa akan bir su yolları sistemi aracılığıyla sürekli olarak dolar ve boşalır.

Şimdi, NASA’nın uzayda şimdiye kadar yapılmış en gelişmiş Dünya gözlemi lazer aracıyla, bilim adamları Batı Antarktika buz tabakasının altına gizlenmiş göl sistemleri haritalarını geliştirdiler ve bu aktif buzul altı göllerinden ikisini keşfettiler.

Yeni çalışma, uzaydan yeni buzul gölleri keşfetmenin yanı sıra, bu gizli tesisat sisteminin Güney Okyanusu’nda buzun kayma hızını nasıl etkilediğini ve dolaşımını ve ekosistemlerini değiştirebilecek tatlı su ekleyerek nasıl etkilediğini değerlendirmeyi sağlıyor.

NASA’nın Buz, Bulut ve Dünya Uydusu 2 veya ICESat-2, bilim adamlarının buzul altı göllerini doğru bir şekilde haritalamasına izin verdi. Uydu, muazzam kalınlığına rağmen, göller buz tabakasının altında dolarken veya boşaldıkça yükselen veya alçalan buz yüzeyinin yüksekliğini ölçer.

Yüzlerce erimiş su gölü, Antarktika buz tabakasının derinliklerinde saklanıyor. Uzaydaki güçlü bir lazer altimetre sistemi sayesinde, NASA’nın Buz Bulutu ve Dünya Yükseklik Uydusu 2 (ICESat-2) bilim adamlarının buzun altını “görmesine” yardımcı oluyor. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi

7 Temmuz 2021’de yayınlanan çalışma, Jeofizik Araştırma Mektupları, orijinal ICESat görevi olan ICESat-2’nin öncülünden ve Avrupa Uzay Ajansı’nın kutup buz kalınlığını izlemeye adanmış uydusu CryoSat-2’den gelen irtifa verilerini bütünleştirir.

Antarktika buz tabakasının altındaki hidroloji sistemleri, onlarca yıldır bir gizem olmuştur. Bu, 2007’de, California San Diego Üniversitesi’ndeki Scripps Oşinografi Enstitüsü’nde bir buzulbilimci olan Helen Amanda Fricker’ın, Antarktika’daki buzul altı göllerin klasik anlayışını güncellemeye yardımcı olan bir atılım gerçekleştirmesiyle değişmeye başladı.

Fricker, 2007’de orijinal ICESat’tan gelen verileri kullanarak, ilk olarak Antarktika’nın hızlı akan buzul akışları altında, tüm bir göl ağının birbirleriyle iletişim kurduğunu, zamanla suyu aktif olarak doldurup boşalttığını keşfetti. Önceleri bu göllerin eriyen suyu sürekli olarak doldurmadan ve boşaltmadan tuttuğu düşünülüyordu.

Doçent Matthew Siegfried, “Buzul arayüzünde, buzulbilim, mikrobiyoloji ve oşinografi üzerindeki tüm bu etkilerle birlikte suyu hareket ettiren bu birbirine bağlı göl sistemlerini keşfetmek – bu, ICESat misyonunun önemli bir keşfiydi” dedi. Colorado School of Mines, Golden, Colorado’da jeofizik ve yeni çalışma üzerinde baş araştırmacı. “ICESat-2, ICESat’ı kullandıktan sonra gözlük takmak gibidir, veriler o kadar yüksek çözünürlüklüdür ki, yüzeyde gölün sınırlarını gerçekten çizmeye başlayabiliriz.”

Bilim adamları, Antarktika’daki buzul altı su değişiminin, yukarıdaki buzun muazzam ağırlığı tarafından uygulanan basınçtaki dalgalanmalar, buz tabakası tabakası ile alttaki kaya arasındaki sürtünme ve yalıtılmış altındaki yerden gelen ısı gibi faktörlerin bir kombinasyonundan kaynaklandığını varsaydılar. buzun kalınlığına göre. Bu, buz yatağındaki göllerin, yüzeydeki çatlaklar ve deliklerden akan erimiş su ile doldurulduğu Grönland buz tabakasıyla tam bir tezat oluşturuyor.

Siegfried, buzulaltı göllerinin uydu verileriyle dolduğu ve sık sık boşaldığı alanları incelemek için ICESat-2 misyonunun uzaydan kutup buzu izleme şeklini tasarlamada kilit rol oynayan Fricker ile çalıştı.

Siegfried ve Fricker’in yeni araştırması, Batı Antarktika’daki Mercer ve Whillans buz akıntılarının altındaki Conway ve Mercer gölleri de dahil olmak üzere bir grup gölün, orijinal ICESat misyonunun buz yüzeyindeki yükseklik değişikliklerini ölçmeye başlamasından bu yana üçüncü kez bir kuruma dönemi yaşadığını gösteriyor. Sayfa 2003. Yeni keşfedilen iki göl bu bölgede yer alıyor.

Çalışma, hayati veriler sağlamanın yanı sıra, su rezervuarlara girip çıktıkça göllerin ana hatlarının veya sınırlarının kademeli olarak değişebileceğini de ortaya koydu.

Siegfried, “Bu noktada var olan herhangi bir yükseklik farkını gerçekten haritalıyoruz.” Dedi. “Doldurup boşalan göller varsa, onları ICESat-2 ile bulacağız.”

Buz örtüsünün altında “İzlememize yardım edin” الغطاء

Bilim adamları, Antarktika’nın buzul altı tesisat sistemini ve tüm bu tatlı suyun yukarıdaki buz tabakasının hızını veya sonunda içine aktığı okyanusun dolaşımını nasıl değiştirebileceğini daha iyi anlayacaklarsa, bazal eriyik suyunun doğru ölçümleri çok önemlidir.

Kıtanın çoğunu kaplayan kubbe şeklindeki devasa bir buz tabakası olan Antarktika buz tabakası, çok kalın bir petek gibi kıtanın orta bölgesinden yavaşça dışarı doğru akar. Ancak buz kıyıya yaklaştıkça hızı önemli ölçüde değişir ve buzu günde birkaç metre hızla okyanusa doğru hızla hareket ettiren nehir benzeri buzul akıntılarına dönüşür. Buzun hareketinin hızı veya yavaşlığı, kısmen, eriyik suyunun alttaki ana kaya üzerinde kayarken buz tabakasını yağlama şekline bağlıdır.

Buz tabakası hareket ettiğinde çatlaklar, çatlaklar ve diğer kusurlardan muzdariptir. Buzun altındaki göller su aldığında veya kaybettiğinde, yukarıdaki donmuş yüzeyi de bozarlar. Büyük ya da küçük, ICESat-2, Dünya’nın yüzeyini benzeri görülmemiş bir ayrıntıda ölçebilen bir lazer altimetre sistemi kullanarak bu yükseklik değişikliklerini sadece birkaç inçlik bir doğrulukla eşler.

ICESat-2, bilim insanlarına, buzullar, deniz buzu, ormanlar ve daha fazlası dahil olmak üzere arazideki değişiklikleri doğru bir şekilde izleyebilen verileri toplayarak, Dünya’nın üçüncü boyutunun küresel bir resmini oluşturan altimetri ölçümleri sağlayacaktır. ICESat-2’deki tek araç, gelişmiş topografik lazer altimetre sistemi olan ATLAS’tır ve buz tabakasının erimesini ölçer ve deniz seviyelerinin nasıl yükseldiğini araştırır, buz tabakaları ve buzulların kütlesindeki değişikliklere bakar, deniz buzu kalınlığını tahmin eder ve inceler. , ve dünya çapındaki ormanlardaki ve diğer ekosistemlerdeki bitki örtüsünün yüksekliğini ölçün. Kredi bilgileri: NASA/Ryan Fitzgibbons

Bu karmaşık süreçleri uzun menzilli uydu görevleriyle izlemek, buz tabakasının kaderi hakkında önemli bilgiler sağlayacaktır. Buzulbilimcilerin son 20 yılda buz tabakaları hakkında keşfettiklerinin önemli bir kısmı, atmosferin ve okyanusların ısınmasına tepki olarak kutup buzunun nasıl değiştiğine dair gözlemlerden geliyor, ancak göl sistemlerinin buzun altında suyu taşıma şekli gibi ince süreçler de olabilir. Fricker, çalışmaların anahtarı, dedi, gelecekteki Antarktika buz tabakaları.

Fricker, 2007’deki keşfinin buzulbilimcilerin Antarktika’nın gizli sıhhi tesisat sisteminin Suyu daha hızlı ilettiğini doğrulamasını nasıl sağladığını vurgulayarak, “Bunlar Antarktika’nın altında devam eden ve uydu verimiz olmasaydı hakkında hiçbir fikrimiz olmayacaktı” dedi. önceden düşünülenden daha fazla. “Antarktika’nın geleceği hakkında iyi tahminler almak için mücadele ediyoruz ve ICESat-2 gibi araçlar bize operasyonel ölçekte izleme konusunda yardımcı oluyor.”

“Tüm Dünya sistemine bağlı bir su sistemi”

Buz tabakasından gelen tatlı suyun Güney Okyanusu’nun ve deniz ekosistemlerinin dolaşımını nasıl etkileyebileceği, Antarktika’nın en iyi saklanan sırlarından biridir. Kıtanın buzul altı hidrolojisi bu suyu hareket ettirmede önemli bir rol oynadığından, Siegfried ayrıca buz tabakasının gezegenin geri kalanıyla bağlantısını da vurguladı.

Siegfried, “Sadece buz tabakasından bahsetmiyoruz” dedi. “Gerçekten tüm Dünya sistemine bağlı bir su sisteminden bahsediyoruz.”

Son zamanlarda, Fricker ve başka bir bilim adamları ekibi, tatlı su ile Güney Okyanusu arasındaki bu bağlantıyı keşfettiler – ancak bu sefer, buz tabakasının bir uzantısı olarak okyanus üzerinde yüzen büyük bir buz tabakası olan buz rafının yüzeyine yakın göllere bakarak. . Çalışmaları, buzla kaplı büyük bir gölün, Doğu Antarktika’daki Ameri Buz Rafı’nın tabanına kadar gölün tabanından bir çatlak açıldıktan veya kırıldıktan sonra 2019’da aniden çöktüğünü bildirdi.

Ekip, ICESat-2’den gelen verileri kullanarak, buz rafı manzaralarındaki zorlu değişimi analiz etti. Olay, yaklaşık dört mil kare (yaklaşık 10 kilometre kare) veya New York City’deki Central Park’ın üç katından daha büyük bir boyutta dramatik bir çöküntü olan dolini ya da batmayı bıraktı. Çatlak, üç gün içinde buz rafının yüzeyinden yaklaşık 200 milyar galon tatlı suyu aşağıdaki okyanusa yönlendirdi.

Yaz aylarında, binlerce turkuaz erimiş su gölü, Antarktika’nın buz raflarının parlak beyaz yüzeyini süslüyor. Ancak bu ani olay, bilim adamlarının buz rafının yüzeyindeki suyun tamamen donmuş olduğunu bekledikleri kışın ortasında meydana geldi. ICESat-2, mükemmel bir şekilde tekrarlanan yer yörüngeleri ile Dünya’nın etrafında döndüğü için, lazerleri, kutup kışının karanlığında bile gölün boşalmasından önce ve sonra arazideki dramatik değişimi gösterebilir.

Yukarıdaki yükseklik profili, Gelişmiş Lazer Topografik Altimetre Sistemi (ATLAS) kullanılarak NASA’nın Buz, Bulut ve Dünya Uydusu 2 (ICESat-2) tarafından elde edildi. Görüntü, uydu, 2019’da Antarktika’daki Amery Buz Rafı’nın yüzeyine aniden ve aniden çöken buzla kaplı bir gölün üzerinden geçerken üç farklı ATLAS lazeri tarafından elde edilen yükseklik verilerini göstermektedir. Kredi: NASA’nın Dünya Gözlemevi

Tazmanya Üniversitesi’nin Avustralya Antarktika Programı ortaklığında bir buzulbilimci olan Roland Warner ve çalışmanın baş yazarı, NASA ve ABD Jeolojik Araştırması arasında ortak bir görev olan Landsat 8’den gelen görüntülerde dağınık buz rafını keşfetti. Warner, drenaj olayının büyük olasılıkla gölün su kütlesinin buz rafından doğrudan aşağıdaki okyanusa doğru bir yüzey yarığı oluşturduğu hidrofracking işleminden kaynaklandığını söyledi.

Warner, “Yüzen buz rafının yüzeyindeki suyun bu ağırlık kaybı nedeniyle, gölün ortasında her şey yukarı doğru kıvrılıyor” dedi. “Bu, sadece uydu görüntülerine bakarak tespit edilmesi zor bir şey.”

Antarktika’nın buz raflarında akan göller ve akarsular, sıcak aylarda yaygındır. Bilim adamları, bu eriyik göllerinin hava sıcaklıkları yükseldikçe daha yaygın olmasını beklediklerinden, önümüzdeki on yıllarda hidrolik kırılma riski de artabilir. Ancak ekip, Antarktika’nın iklimindeki ısınmanın Ameri Buz Sahanlığı’nda gözlemlenen gölün ölümüne neden olup olmadığını belirlemek için henüz çok erken olduğu sonucuna vardı.

Altimetre verileriyle dolin oluşumunu izlemek nadir bir fırsattı, ancak bu aynı zamanda Antarktika modelleriyle ilgili tüm buz dinamiklerini incelemek için buzulbilimcilerin analiz etmesi gereken türden bir olay.

Fricker, “Uydu altimetrisinden buz tabakasının dinamik süreçleri hakkında çok şey öğrendik ve yeni nesil altimetri uydularının bu rekoru devam ettirmesini planlamamız şart,” dedi.

Referans: M.R. Siegfried ve H.A. Fricker, 7 Temmuz 2021, “ICESat-2 lazer altimetre ile aktif buzul altı göllerinin süreçlerini aydınlatmak”, Jeofizik Araştırma Mektupları.
doi: 10.1029/ 2020GL091089