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In Der Antarktis Gemessene Hohe Hitze Könnte Eine Erhebliche Lebensdauer Unterstützen
In Der Antarktis Gemessene Hohe Hitze Könnte Eine Erhebliche Lebensdauer Unterstützen

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Anonim

Fast einen Kilometer unterhalb des Eises haben Wissenschaftler ein Yellowstone-ähnliches geothermisches Leuchten gefunden, das lebensreiche subglaziale Seen erzeugen und den Eisverlust in der Antarktis schmieren könnte.

Hohe Hitze, die in der Antarktis gemessen wird, kann eine erhebliche Lebensdauer unterstützen
Hohe Hitze, die in der Antarktis gemessen wird, kann eine erhebliche Lebensdauer unterstützen

Die Temperaturen auf der Eisdecke der Westantarktis können im Winter unter –50 Grad Celsius sinken. Unter dem Eis haben Wissenschaftler jedoch festgestellt, dass intensive Erdwärme aus dem Erdinneren sickert. Die von ihnen gemessene Wärmeerzeugung ist fast viermal so hoch wie der globale Durchschnitt - „mehr als 99 Prozent aller Messungen auf Kontinenten auf der ganzen Welt“, sagt Andrew Fisher, Hydrogeologe an der University of California in Santa Cruz, der an der Projekt. Diese übermäßige Hitze könnte jedes Jahr bis zu 35 Kubikkilometer Wasser vom Boden der Eisdecke der Westantarktis schmelzen. Dies geht aus Ergebnissen hervor, die am 10. Juli in Science Advances veröffentlicht wurden.

Dieses Schmelzwasser könnte dazu beitragen, einen riesigen, verborgenen Lebensraum für Wasserlebewesen unter dem Eis zu schaffen - eine Region, die einige Wissenschaftler den größten Sumpf der Erde nennen. Es könnte auch die Mechanik der Eisdecke beeinflussen, indem geschmierte Bereiche geschaffen werden, die die Strömungswege und Geschwindigkeiten der großen Gletscher leiten, die Eis zum Ozean transportieren. "Wir glauben, dass Wasser der Knopf ist, der steuert, ob sich Eis schnell oder langsam bewegt", sagt Slawek Tulaczyk, Glaziologe bei U.C. Santa Cruz. Wissenschaftler wie er müssen diesen Prozess verstehen, um vorhersagen zu können, wie viel Eis die Antarktis bei steigenden Temperaturen in den Ozean verschütten wird.

Die Forscher hatten bereits die geothermische Wärmeerzeugung an mehr als 34.000 Standorten weltweit gemessen. Aber jahrzehntelang konnten sie nur fundierte Vermutungen anstellen, wie viel Hitze unter dem Eis der Antarktis sickerte - einem Gebiet, das fast doppelt so groß ist wie Australien, das noch nie direkt erforscht worden war. Dies änderte sich im Januar 2013, als sich ein von Tulaczyk gemeinsam geführtes Team tief in die Antarktis wagte und ein Loch durch 800 Meter Eis bohrte.

Tulaczyks Team bohrte in ein Gewässer namens Subglacial Lake Whillans, das in der Westantarktis, dem Teil des Kontinents, der sich direkt südlich des Pazifischen Ozeans zwischen den untersten Spitzen Neuseelands und Südamerikas befindet, unter dem Eis versiegelt ist. Das Team hoffte zu sehen, welche Art von Leben den See bewohnen könnte. Ihr Experiment bot auch die perfekte Gelegenheit, ein riesiges Thermometer in sein Bett zu stechen - einen drei Meter langen Metallspeer mit einer Genauigkeit von einem Tausendstel Grad C. Fisher hatte zwei Jahre damit verbracht, das Gerät zu bauen und zu testen. Der kritische Moment kam am 31. Januar 2013. Das gesamte Unternehmen hing an einem Faden - oder besser gesagt an einem hastig geknoteten Seil.

Geothermisches Nachtlicht

In diesem Jahr begleitete ich Tulaczyk und ein Dutzend andere Forscher zur entfernten Bohrstelle. Es lag auf einer eintönigen Ebene aus Schnee und Eis 600 Kilometer vom Südpol entfernt. Tulaczyk blinzelte im strahlenden Sonnenlicht, als er gegen 1:00 Uhr morgens aus seinem Zelt krabbelte. diesen Morgen. Er erhielt schnell schlechte Nachrichten: Die massive Winde, die er brauchte, um die Sonde eine halbe Meile in den See abzusenken, war zusammengebrochen. Die Sonde wog 550 Kilogramm, mehr als ein ausgewachsenes Pferd - eine kräftige Masse, die helfen würde, es in den subglazialen Schlamm zu treiben. Aber jetzt verbrachten Tulaczyk und sein Doktorand Kenneth Mankoff acht hektische Stunden damit, es zu zerlegen und neu zu gestalten, um sein Gewicht zu halbieren, damit eine kleinere Winde damit umgehen konnte.

Diese abgespeckte Version des Thermometers hatte einen großen Nachteil: Es hatte jetzt keinen Ring mehr, der es ihnen ermöglichte, ihn am Ende des Windenseils festzuklemmen. Tatsächlich bestand es nur aus einer schlanken Metallstange. Sie improvisierten, indem sie einfach ein Seil um den glatten Schaft knoteten - eine Problemumgehung, die zum Scheitern verurteilt schien. "Es funktioniert entweder oder es funktioniert nicht - es ist eine einmalige Sache", sagte Tulaczyk mir während einer kurzen Pause an diesem Morgen. Er befürchtete, dass das Seil die Metallsonde abziehen würde, wenn sie versuchten, es wieder anzuheben, und es für die Ewigkeit im viskosen Schlamm fast einen Kilometer tiefer stecken ließ.

Und so waren die Menschen verständlicherweise erleichtert, als es einige Stunden später aus dem Bohrloch gehoben wurde. Der schokoladige Schlamm in der unteren Hälfte zeigte, dass er mehr als einen Meter in das Seebett gestochen hatte - gerade genug, um den Wärmefluss zu messen.

Die am 10. Juli veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass Wärmeenergie mit einer Geschwindigkeit von 285 Milliwatt pro Quadratmeter aus dem Planeten sickert. Das ist eine winzige Energiemenge, die der von einem kleinen LED-Nachtlicht abgegebenen Wärme entspricht. Aber es ist die zwei- oder dreifache Menge an Erdwärme, die Wissenschaftler zuvor für die Westantarktis geschätzt hatten. Tatsächlich ähnelt es Messungen in vulkanisch aktiven Gebieten wie Yellowstone in Wyoming und Mount Lassen in Kalifornien. Diese höhere Wärmemessung könnte, wenn sie in der gesamten Westantarktis multipliziert wird, zusätzliche 10 bis 20 Kubikkilometer Schmelzwasser unter der Eisdecke pro Jahr freisetzen und die produzierte Menge effektiv verdoppeln.

Slick and Slide

"Dies ist eine Messung", warnt Fisher - der Wärmefluss variiert wahrscheinlich von Ort zu Ort. Dies eröffnet jedoch einige faszinierende Möglichkeiten: Das Gebiet, in dem die Erdwärme gemessen wurde, enthält ein halbes Dutzend subglazialer Seen, wobei das Wasser durch wechselnde, geflochtene subglaziale Flüsse von einem zum anderen fließt. Diese Seen könnten ihre Existenz einem lokalen geothermischen Hotspot verdanken, der sie mit Wasser versorgt, sagt Fisher. Hotspots könnten auch für viele der anderen über 60 Seen verantwortlich sein, von denen angenommen wird, dass sie unter dem Eis in der Westantarktis liegen.

Diese Seen sind aufgrund des Wasserlebens, das sie beherbergen könnten, von großem Interesse. Es wurde festgestellt, dass Wasser aus dem Lake Whillans (wo Tulaczyk, Mankoff und Fisher 2013 den Wärmefluss gemessen haben) 130.000 lebende Zellen pro Milliliter (etwas mehr als eine halbe Million pro Teelöffel) enthält - eine überraschende Menge, ähnlich wie in einigen Teilen des offenen Raums Ozean.

Die Westantarktis strahlt wahrscheinlich mehr Wärme aus als der höher gelegene östliche Teil des Kontinents, sagt Tulaczyk. Im Gegensatz zu ihrem östlichen Gegenstück bildet die Westantarktis einen breiten, niedrigen Sattel; Das subglaziale Bett fällt Hunderte oder sogar Tausende von Metern unter dem Meeresspiegel ab. Diese Topographie wurde durch einen breiten tektonischen Spalt gebildet, der "in vielerlei Hinsicht dem Becken und der Provinz in Nevada und Ostkalifornien ähnlich ist". Durch die allmähliche Dehnung wurde die Erdkruste in dieser Region dünner, sodass sich heiße Steine ​​und Magma von unten aufbeulen können.

Ein Großteil des Eises im Inneren der Antarktis kriecht nur wenige Meter pro Jahr - aber eine Handvoll großer Eisströme mit einem Durchmesser von bis zu 100 Kilometern fließen Hunderte oder sogar Tausende Meter pro Jahr - massive Förderbänder, die Hunderte von Kubikkilometern Eis transportieren Jährlich aus dem Landesinneren und in den Ozean werfen. Tulaczyk und andere glauben, dass lokale Hotspots die Fließwege und Geschwindigkeiten dieser Eisströme beeinflussen.

Im Jahr 2014 berichteten Wissenschaftler, dass sich ein großer Eisstrom der Westantarktis, der Thwaites-Gletscher, auf mehreren lokalen Hotspots befindet (abgeleitet mithilfe von eisdurchdringendem Radar und Computermodellierung). Diese könnten Wasser schmelzen und den Gletscher schmieren, sagt Duncan Young, ein Glaziologe an der Universität von Texas in Austin, der Teil dieser Studie war. Die Hotspots befinden sich unter mehreren kritischen Stellen in den Nebenflüssen des Gletschers im Landesinneren und erhöhen möglicherweise die Eisversorgung, die in den Hauptstamm des Gletschers und schließlich in den Ozean fließt, wo er zum Anstieg des Meeresspiegels beiträgt. Der Thwaites-Gletscher ist von besonderem Interesse, da er bereits bei steigenden Temperaturen beschleunigt und dünner wird.

Es bleibt noch viel über die weite Landschaft zu lernen, die unter der Eisdecke der Westantarktis verborgen ist, aber eine Möglichkeit wird immer deutlicher. Luftaufnahmen mit eisdurchdringendem Radar zeigen zahlreiche isolierte Höhen in der subglazialen Topographie. Diese korrespondieren oft mit starken magnetischen Anomalien - ein Marker für eisenreiche Lavasteine. "Unter der Eisdecke wurden jetzt mindestens drei subglaziale Vulkane identifiziert", sagt Young. "Und wir haben den Verdacht, dass es noch mehr gibt" - vielleicht Hunderte. Dutzende dieser vermuteten Vulkane besitzen ungewöhnlich gedrungene Profile, was darauf hindeutet, dass sie tatsächlich ausgebrochen sind und gewachsen sind, während sie unter dem Druck der Eisdecke begraben waren. Es wird angenommen, dass derzeit mindestens ein subglazialer Vulkan aktiv ist - ein untergetauchter Gipfel namens Mount Casertz.

Die Oberseite der Eisdecke taucht 50 Meter ab, während sie über den vergrabenen Kamm dieses Vulkans fließt. Es ist keine Kleinigkeit, diesen Tiefpunkt Jahr für Jahr beizubehalten, da die Quetschmasse der umgebenden Eisdecke nach innen sickern und sogar eine flache Vertiefung füllen sollte. Berechnungen zufolge strahlt der Mount Casertz 700 Millionen Watt Erdwärme aus, was ungefähr der Energie eines mittelgroßen Kernkraftwerks entspricht. Es hält die topografische Vertiefung darüber aufrecht, indem es jedes Jahr 70 Millionen Tonnen Wasser vom Boden der Eisdecke schmilzt.

Es ist durchaus möglich, dass Casertz oder ein anderer dieser versteckten Vulkane in Zukunft ausbricht. Niemand glaubt, dass selbst ein katastrophaler Ausbruch die Eisdecke zerreißen würde - sie ist einfach zu massiv. Das Schmelzwasser, das es produziert, könnte jedoch dazu führen, dass ein großer Gletscher wie Thwaites auf eine noch nie dagewesene Weise schneller wird.

Young und seine Kollegen in Texas analysieren weiterhin Radar- und Magnetdaten, in der Hoffnung, ein klareres Bild der Vulkane unter der Eisdecke der Westantarktis zu erhalten. "Wir haben nicht überall gesucht", sagt Young. "Unsere Auflösung der Topographie [unter dem Eis] ist im Grunde genommen das frühe 20. Jahrhundert, vielleicht das 19. Jahrhundert, von dem, was wir von Nordamerika hatten."

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