• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Ku najgłębszym pokładom antarktycznej zmarzliny

    07.03.2011. 16:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Gwałtowne wiatry, temperatury na poziomie kilkudziesięciu stopni poniżej zera i obóz w przepięknym i odległym zakątku, do którego dotrzeć nawet trudniej niż do bieguna południowego. Prowadzenie badań terenowych w pobliżu południowego bieguna niedostępności na Antarktyce, z punktu na kontynencie najbardziej oddalonego od oceanów, z pewnością nie jest zadaniem dla osób lękliwych. Ale takie badania mogą być także źródłem satysfakcji, pozwalając choćby na odkrycie, że warstwy lodowe nie przyrastają wyłącznie z góry. Okazuje się bowiem, że pewna ilość lodu przyrasta także od dołu, dzięki zamarzającej wodzie uwięzionej pod grubą powłoką lodową kontynentu.

    Międzynarodowy zespół naukowców odkrył, że ponownie zamarznięty lód - głęboko osadzony, który stopniał, a następnie odbudował się - tworzy niemal jedną czwartą powłoki lodowej wokół płaskowyżu Dome A, stanowiącego najwyższy punkt pokrywy lodowej we wschodnim rejonie Antarktyki. Wydaje się, że w niektórych miejscach na tym obszarze, którego powierzchnia jest równa mniej więcej powierzchni kontynentalnej części Stanów Zjednoczonych, ponad połowa lodu bierze się raczej z dołu, a nie z góry. W tych szczególnych miejscach tempo ponownego zamarzania wody przewyższa tempo akumulacji na powierzchni.

    Odkrycia tego dokonano w szerszym kontekście projektu Międzynarodowego Roku Polarnego poświęconego badaniu Gór Gamburcewa, ukrytego pasma górskiego, pokrytego permanentną pokrywą lodową o grubości 3,2 km. Badania terenowe prowadzone w okresie od listopada 2008 r. do stycznia 2009 r. skupiły się na obszarze Dome A, wielkością zbliżonym do amerykańskiego stanu Kalifornia.

    Badając ten teren z samolotu według wzoru linii siatki, naukowcy stworzyli trójwymiarowe odwzorowania krajobrazów podlodowcowych przy użyciu radarów penetrujących lód, systemów dalmierzy laserowych, grawimetrów i magnetometrów. Zamierzeniem zespołu było ustalenie, w jaki sposób doszło do wypiętrzenia gór oraz przeanalizowanie powiązań pomiędzy szczytami, powłoką lodową i podlodowcowymi jeziorami ciekłej wody, których istnienie odkryto wcześniej w ramach projektu.

    Dlaczego głęboko położony lód zaczyna się topić i dlaczego ulega ponownemu zlodowaceniu? Według zespołu istnieją dwie możliwości: albo tarcie wytwarza ciepło, albo promieniuje ono spod dolnych warstw skał. Natomiast ponowne zamarzanie mogłoby wynikać z wielu przyczyn. Tam gdzie powłoka lodowa jest cienka, niskie temperatury powierzchniowe mogą przenikać warstwy lodu pokrywające ląd. A gdy bardzo schłodzona woda, pozostająca w niższych warstwach w stanie ciekłym ze względu na wysokie ciśnienie, jest tłoczona po ścianach dolin w górę, gdzie poziom ciśnienia opada, może bardzo szybko zamarznąć.

    Wiadomo było dotychczas, że pokrywy lodowe narastają w wyniku akumulacji kolejnych warstw śniegu. ''Zazwyczaj wyobrażamy sobie, że pokrywy lodowe przypominają tort - przyrastają po jednej warstwie od góry. To zjawisko natomiast wygląda tak, jakby ktoś wstrzyknął warstwę lukru - naprawdę grubą warstwę - od spodu'' - wyjaśnia Robin Bell, współkierownik projektu, geofizyk pracujący w Obserwatorium Ziemi Lamonta-Doherty'ego na Uniwersytecie Kolumbia w Stanach Zjednoczonych (Lamont-Doherty Earth Observatory of Columbia University). ''Od zawsze wiadomo, że woda ma ogromne znaczenie dla dynamiki pokryw lodowych, ale dotychczas sądzono, że głównie zmniejsza tarcie'' - dodaje dr Bell. ''Jako że pokrywy lodowe ulegają zmianie, chcemy przewidywać, jakie zmiany w nich zachodzą. Wyniki naszych badań wskazują na to, że w modelach trzeba uwzględniać działanie wody od spodu''.

    Ponowne zamarzanie nie tylko przyczynia się do wzrostu objętości, ale także zmienia kształt czapy lodowej, wyginając ją ku górze. ''Kiedy po raz pierwszy zobaczyliśmy te struktury w terenie, pomyśleliśmy, że wyglądają jak ule i obawialiśmy się, że jest to jakiś błąd w danych'' - mówi dr Bell. ''Jako że były widoczne na wielu liniach, stało się jasne, że struktury te istnieją w rzeczywistości. Nie sądziliśmy, że woda płynąca starymi dolinami rzecznymi pod warstwą lodu o grubości przekraczającej milę [1,6 km] może zmienić podstawową strukturę czapy lodowej''.

    Zrozumienie procesu formowania się głębokich warstw lodu pomogłoby przewidywać, jak czapy lodowe będą się poruszać np. w odpowiedzi na zmiany klimatu. Ma to również znaczenie w odniesieniu do potencjalnych implikacji dla poziomów mórz.

    Wnioski te są także ściśle powiązane z innym celem wyprawy: poszukiwaniem miejsc do przeprowadzenia odwiertów z lodowców w celu uzyskania pojęcia o szczególnie odległej przeszłości. ''Zrozumienie tych współzależności jest niezwykle istotne dla badań obejmujących najstarsze warstwy lodu, a także dla lepszego poznania środowisk podlodowcowych i pojęcia dynamiki czap lodowych'' - mówi dr Fausto Ferraccioli z instytutu badawczego British Antarctic Survey, który pomógł w prowadzeniu projektu.

    Członkowie zespołu z instytutu badawczego British Antarctic Survey, Niemieckiego Instytutu Federalnego Nauki o Ziemi i Zasobach Naturalnych oraz czterech instytutów amerykańskich: Uniwersytetu Kolumbia, Uniwersytetu Kansas, Centrum Lotów Kosmicznych im. Roberta H. Goddarda (ośrodka NASA) oraz Uniwersytetu Maryland przedstawili swoje obserwacje w czasopiśmie Science.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Lód lodowcowy – lód o budowie ziarnistej, będącej wynikiem kilku faz przemian pod wpływem nagromadzania się kolejnych warstw śniegu. Świeży śnieg charakteryzuje się niewielką gęstością, aby powstał z niego lód lodowcowy śnieg musi ulec podtopieniu i natychmiastowemu ponownemu zamrożeniu. Wielokrotne topnienie prowadzi do zmiany struktury śniegu z drobnokrystalicznej (płatki śniegu) na "lodową kaszę", zwaną szrenią lub firnem. Kolejne topnienia i zamarzania prowadzą do usunięcia większości powietrza spomiędzy ziaren lodu, w wyniku czego powstaje biały lód firnowy, o znacznie większej gęstości od gęstości śniegu. Pod wpływem ciężaru wytwarzanego przez śnieg, lód i lód firnowy najbardziej spodnia warstwa lodu przekształca się w zbudowany z dużych (kilkucentymetrowych) ziaren lodowych niebieski lód lodowcowy. Ocenia się, że z warstwy śniegu o miąższości 15 m powstaje warstwa lodu o miąższości 1 m.

    Pustynia lodowa (pustynia polarna) – obszar praktycznie pozbawiony pokrywy roślinnej, występuje w strefie podbiegunowej. Obszar pustyni lodowej pokrywa lądolód, czyli gruba warstwa lodu przykrywająca wielki obszar ziemi, o grubości kilku kilometrów, który powstaje w warunkach klimatu polarnego. Na pustyniach polarnych przez cały rok obserwuje się temperatury ujemne (-20 do -50 stopni C.), opady wyłącznie w postaci śniegu (do 250 mm rocznie) oraz zjawisko dnia i nocy polarnej. Pustynie lodowe obejmują przeważające obszary północnych wysp i archipelagów w Arktyce, oraz prawie całą Antarktydę, w obrębie pustyni polarnej mogą występować stanowiska szczególnie odpornych roślin.

    Regelacja - łac. przymarzanie lodu. Zjawisko polegające na stopieniu lodu pod wpływem zwiększonego ciśnienia i powtórnym zamarznięciu powstałej wody przy obniżeniu ciśnienia do pierwotnej wartości. Powodowane jest ono zmniejszaniem się temperatury topnienia lodu przy zwiększonym ciśnieniu.

    Kolorowe góry lodowe – rzadko spotykane góry lodowe mające trwałą barwę inną niż biała. Za barwę lodu budującego kolorowe góry lodowe odpowiedzialne są specyficzne warunki, w których lód ten się formował, oraz wmarznięte w lód barwne zanieczyszczenia (fitoplankton, zooplankton, materiał mineralny).

    Rolba – popularna nazwa maszyny do odświeżania lodu, czyli rodzaju pojazdu czyszczącego i wygładzającego lód. Maszyna ta zbiera z powierzchni lodowiska powstały w trakcie użytkowania śnieg, nożem ścina cienką warstwę lodu. Dzięki systemowi wirników o kształcie śruby Archimedesa, ścięty i zebrany śnieg z tafli trafia do zbiornika umieszczonego w górnej, przedniej części maszyny. Następnie polewa go ciepłą wodą, która uzupełnia ściętą warstwę oraz wypełnia głębsze nierówności. Dodatkowo za maszyną wleczony jest materiał nasączający się wylewaną wodą, która topi ostre krawędzie na powierzchni, jak i niezebrane drobiny. Powoduje to równomierne rozprowadzenie wody, co w rezultacie nadaje tafli pożądaną gładkość. Dzisiejsze maszyny wyposażone są również w system laserowej kontroli grubości tafli lodowej, co w istotny sposób obniża koszty eksploatacji lodowiska.

    Zjawiska lodowe – formy zlodzenia rzeki pojawiające się w fazie zamarzania, trwałej pokrywy lodowej i spływu lodu.
    W fazie zamarzania występują:

    Lodowiec szelfowy – brzeżna część lądolodu, która unosi się swobodnie na powierzchni wody, podczas gdy jego podstawa jest zanurzona. Powierzchnia lodowca szelfowego jest niemal zupełnie płaska (spadek nie przekracza 0,5%) i na ogół kończy się lodowym klifem, stanowiącym czoło lodowca, od którego oddzielają się góry lodowe. Innymi słowy, lód szelfowy to przesuwające się masy lodowe, które u czoła tworzą barierę lodową, od której odrywają się fragmenty tworzące luźno pływające góry lodowe.

    Dodano: 07.03.2011. 16:49  


    Najnowsze