Do dvostruko veća količina subglacijalne vode koja je prvobitno bila predviđena mogla bi se odvoditi u okean – potencijalno povećavajući topljenje glečera, porast nivoa mora i biološke poremećaje.
Dva istraživača iz Georgia Tech-a, Aleks Robel i Ši Džojs Sim, sarađivali su na novom modelu kretanja vode ispod glečera. Nova teorija pokazuje da bi do dva puta veća količina subglacijalne vode koja je prvobitno bila predviđena mogla da se odvodi u okean – potencijalno povećavajući topljenje glacijala, porast nivoa mora i biološke poremećaje.
Rad, objavljen u Science Advances, „Savremeno stanjivanje ledenog pokrivača pokreće eksfiltraciju subglacijalne podzemne vode sa potencijalnim povratnim informacijama o protoku glečera“, koautori su Kolin Mejer (Dartmut), Metju Zigfrid (Škola rudnika u Koloradu) i Kloi Gustafson (SAD).
Iako postoje već postojeće metode za razumevanje subglacijalnog toka, ove tehnike uključuju proračune koji oduzimaju mnogo vremena. Nasuprot tome, Robel i Sim su razvili jednostavnu jednačinu, koja može predvideti koliko je brza eksfiltracija, ispuštanje podzemnih voda iz vodonosnih slojeva ispod ledenih pokrivača, koristeći satelitska merenja Antarktika iz poslednje dve decenije.
„Matematičkim jezikom, rekli biste da imamo rešenje zatvorenog oblika“, objašnjava Robel, docent na Školi za nauke o Zemlji i atmosferi. „Ranije bi ljudi vodili hidromehanički model, koji bi morao da se primenjuje na svakoj tački ispod Antarktika, a zatim da se kreće napred tokom dugog vremenskog perioda. Pošto je nova teorija istraživača matematički jednostavna jednačina, a ne model, „celokupno naše predviđanje može da se uradi u deliću sekunde na laptopu“, kaže Robel.
Robel dodaje da iako postoji prednost za razvoj ovakvih teorija za slične vrste modela, ova teorija je specifična po tome što se odnosi na posebne granične uslove i druge uslove koji postoje ispod ledenih pokrivača. „Ovo je, prema našim saznanjima, prva matematički jednostavna teorija koja opisuje eksfiltraciju i infiltraciju ispod ledenih pokrivača.“
„Zaista je lepo kad god možete da dobijete veoma jednostavan model da opišete proces — a zatim možete da predvidite šta bi se moglo dogoditi, posebno koristeći bogate podatke koje danas imamo. To je neverovatno“, dodaje Sim, naučnik u Školi. nauka o Zemlji i atmosferi. „Vidjeti rezultate je bilo prilično iznenađujuće.
Jedan od glavnih argumenata u radu naglašava potencijalno veliki izvor subglacijalne vode – verovatno do udvostručenog iznosa koji se ranije mislio – koji bi mogao da utiče na to koliko brzo teče glacijalni led i koliko brzo se led topi u svojoj osnovi. Robel i Sim se nadaju da se predviđanja omogućena ovom teorijom mogu ugraditi u modele ledenih pokrivača koje naučnici koriste da predvide buduću promenu ledenog pokrivača i porast nivoa mora.
Vodonosni slojevi su podzemna područja poroznih stena ili sedimenata bogata podzemnim vodama. „Ako skinete težinu sa vodonosnih slojeva kakvi se nalaze ispod velikih delova Antarktika, voda će početi da teče iz sedimenta“, objašnjava Robel, pozivajući se na dijagram koji je napravio Sim. Iako je ovaj proces, poznat kao eksfiltracija, ranije proučavan, fokus je bio na dugim vremenskim skalama međuglacijalnih ciklusa, koji pokrivaju desetine hiljada godina.
Bilo je manje posla na modernim ledenim pokrivačima, posebno o tome koliko brzo bi moglo doći do eksfiltracije ispod tanjivih delova današnjeg antarktičkog ledenog pokrivača. Međutim, koristeći nedavne satelitske podatke i njihovu novu teoriju, tim je bio u stanju da predvidi kako bi eksfiltracija mogla izgledati ispod ovih modernih ledenih pokrivača.
„Postoji širok spektar mogućih predviđanja“, objašnjava Robel. „Ali u okviru tog opsega predviđanja postoji vrlo realna mogućnost da podzemna voda može da teče iz vodonosnog sloja brzinom koja bi činila većinu, ili blizu većine vode koja se nalazi ispod ledenog pokrivača.
Ako su ti parametri tačni, to bi značilo da duplo više vode ulazi u subglacijalni interfejs nego što su pretpostavljene prethodne procene.
Ledeni pokrivači deluju kao ćebe, leže iznad tople zemlje i zadržavaju toplotu na dnu, daleko od hladne atmosfere Antarktika – a to znači da je najtoplije mesto na Antarktičkom ledenom pokrivaču na dnu ploče, a ne na površini. Kako se ledeni pokrivač tanji, toplija podzemna voda može lakše eksfiltrirati, a ovaj toplotni gradijent može ubrzati otapanje koje ledeni pokrivač doživljava.
„Kada se atmosfera zagreje, potrebno je desetine hiljada godina da se taj signal proširi kroz ledeni pokrivač veličine debljine ledenog pokrivača Antarktika“, objašnjava Robel. „Ali ovaj proces eksfiltracije je odgovor na stanjivanje ledenog pokrivača koji je već u toku, i to je trenutni odgovor.
Osim porasta nivoa mora, ovo dodatno eksfiltracija i otapanje ima i druge implikacije. Neka od mesta najbogatije morske produktivnosti na svetu nalaze se u blizini obale Antarktika, a mogućnost boljeg predviđanja eksfiltracije i topljenja može pomoći morskim biolozima da bolje razumeju gde se morska produktivnost dešava i kako bi se to moglo promeniti u budućnosti.
Robel se takođe nada da će ovaj rad otvoriti vrata za više saradnje sa hidrolozima podzemnih voda koji će možda moći da primene svoju stručnost na dinamiku ledenog pokrivača, dok Sim naglašava potrebu za više terenskog rada.
„Zainteresovati eksperimentaliste i posmatrače da pokušaju da nam pomognu da bolje ograničimo neka svojstva ovih sedimenata opterećenih vodom – to bi bilo od velike pomoći“, kaže Sim. „To je naša najveća nepoznanica u ovom trenutku i jako utiče na rezultate.
„Zaista je zanimljivo kako postoji potencijal da se toplota crpi iz dubljeg sistema“, dodaje ona. „Postoji dosta vode koja bi mogla da izvuče više toplote, i mislim da postoji budžet za toplotu koji bi mogao biti zanimljiv za pogledati.
U budućnosti, saradnja će i dalje biti ključna. „Zaista sam uživao u razgovoru sa Džojsom (Simom) o ovim problemima“, kaže Rober, „jer je Džojs stručnjak za toplotni tok i porozni tok u unutrašnjosti Zemlje, a to su problemi na kojima ranije nisam radio. To je bilo ljubazno jednog lepog aspekta ove saradnje. Uspeli smo da premostimo ove dve oblasti na kojima ona radi i na kojima ja radim.“
