Контраст между поверхностью и глубиной нигде более резкий — и более важный — чем в Антарктиде. Что вызывает таинственную линию вулканов, которые выходят из ледяного покрова, и что это означает для будущего льда?
«Наше понимание того, что происходит, действительно затруднено, потому что мы не видим геологию», — сказал Эндрю Ллойд, аспирант факультета наук о Земле и планетах в области искусств. Наук в Вашингтонском университете в Сент-Луисе. «Мы должны обратиться к геофизическим методам, таким как сейсмология, чтобы узнать больше», — сказал он.Ллойд помог развернуть исследовательские сейсмометры в Западной Антарктической рифтовой системе и на Земле Мэри Берд летом 2009-10 гг. На юге Австралии.
Затем он вернулся в конце 2011 года и проехал на снегоходе более 1000 миль, живя в палатке Скотта, чтобы восстановить ценные данные.Записи, сделанные инструментами отражений отдаленных землетрясений с января 2010 по январь 2012 года, были использованы для создания карт сейсмических скоростей под рифтовой долиной. Анализ карт был опубликован в Интернете в Journal of Geophysical Research: Solid Earth.Это первый раз, когда сейсмологи смогли развернуть инструменты, достаточно прочные, чтобы пережить зиму в этой части замерзшего континента, и поэтому это первый подробный взгляд на Землю под этим регионом.
Неудивительно, что на картах изображен гигантский кусок перегретой породы примерно в 60 милях под горой Сидли, последней из цепочки вулканических гор на Земле Мэри Берд на одном конце трансекты. Что еще более удивительно, они обнаруживают горячую породу под Подледниковой впадиной Бентли, глубоким бассейном на другом конце трансекты.Подледниковый желоб Бентли является частью Западно-Антарктической рифтовой системы, и горячие породы под этим регионом указывают на то, что эта часть рифтовой системы была активна совсем недавно.
Вулканическая тайнаПо словам Ллойда, гора Сидли, самый высокий вулкан в Антарктиде, находится прямо над горячим регионом в мантии.
Гора Сидли — самая южная гора вулканического горного хребта в Земле Мэри Берд, горном регионе, усеянном вулканами, недалеко от побережья Западной Антарктиды.«Линия вулканов намекает, что под пластиной может быть скрытый мантийный шлейф, похожий на паяльную лампу», — сказал Дуг Винс, доктор философии, профессор наук о Земле и планетах и ??соавтор статьи. «Вулканы выскочили в ряд, когда плита двигалась над ними».
«Но немного неясно, происходит ли это здесь», — сказал он. Мы думаем, что знаем, в каком направлении движется плита, но вулканическая цепь движется в другом направлении, а две дополнительные соседние вулканические цепи ориентированы еще в других направлениях.«Если бы это была просто плита, движущаяся над парой мантийных перьев, можно было бы ожидать, что они выстроятся в линию, как на Гавайских островах», — сказал он.По словам Винса, хотя форма горячей зоны нечетко определена, очевидно, что поток тепла в основание ледяного покрова в этой области больше.
Глубже Гранд-КаньонаСамая интересная находка, по словам Ллойда, — это открытие горячей зоны под подледниковой впадиной Бентли.Бассейн является частью Западно-Антарктической рифтовой системы, серии рифтов, примыкающих к Трансантарктическим горам, вдоль которых континент был вытянут и истончен.Старая скала Восточной Антарктиды возвышается над уровнем моря, но к западу от Трансантарктических гор расширение втянуло кору в широкую седловину или рифтовую долину, большая часть которой находится на километр ниже уровня моря.
«Если удалить лед, Западная Антарктида восстановится, и большая его часть окажется около уровня моря. Но более узкие и глубокие бассейны могут остаться под ним», — сказал Ллойд. «Подледная впадина Бентли, которая является самой низкой точкой на Земле, не покрытой океаном, все равно была бы на полтора километра ниже уровня моря, если бы лед был удален».Поскольку Западно-Антарктический разлом скрыт, о нем известно меньше, чем о других известных рифтовых системах, таких как Восточно-Африканский разлом или, в США, разлом Рио-Гранде.«Мы не знали, что найдем под бассейном», — сказал Винс. "Насколько мы знали, он будет старым и холодным.
«Мы не обнаружили никаких землетрясений, поэтому мы не думаем, что рифт в настоящее время активен, но жара предполагает, что рифтинг остановился совсем недавно».В этом смысле он напоминает разлом Рио-Гранде, который также больше не активен, но еще не успел полностью остыть.Период диффузного расширения создал рифтовую долину в конце мелового периода, примерно 100 миллионов лет назад, сказал Ллойд, а более целенаправленное расширение затем создало глубокие бассейны, такие как Подледниковый бассейн Бентли и Разлом Террора в море Росса.«Этот период более целенаправленного расширения, вероятно, произошел в неогене», — сказал Ллойд. «Если там все еще жарко, то может быть жарко и под другими бассейнами рифтовой системы».
Смазывает ли тепловой поток салазки?Считается, что рифтовая система оказывает большое влияние на ледяные потоки в Западной Антарктиде. «Рифтинг и ледяной поток происходят в совершенно разных временных масштабах, — сказал Ллойд, — так что рифтинг не сделает ледяной щит внезапно нестабильным.
«Но чтобы точно смоделировать скорость течения льда или отскока породы, нам необходимо понимать« граничные условия »для моделей льда, такие как тепловой поток из мантии», — сказал он.«Сейсмические исследования, подобные этой, помогут создать модели ледникового покрова», — сказал Винс. «Разработчикам моделей нужна оценка теплового потока, и им нужно что-то знать о геологических условиях на дне ледникового покрова, чтобы оценить сопротивление. В настоящий момент оба этих фактора очень плохо ограничены».
В то время как тепловой поток через земную кору был измерен не менее чем в 34 000 различных точках по всему земному шару, в Антарктиде он был измерен менее чем в десятке мест. В июле 2015 года ученые сообщили, что тепловой поток в одном из этих мест был в четыре раза выше, чем в среднем по миру.С тех пор ученые задаются вопросом, почему это значение было таким высоким. «Недавнее расширение подледниковой впадины Бентли могло бы объяснить эти показания», — сказал Винс.По его словам, следующая большая проблема — понять структуру ледников Туэйтса и Пайн-Айленда, которые лежат ближе к береговой линии, чем подледниковый желоб Бентли.
Эти два ледника были описаны как «слабое основание» ледяного покрова, потому что волны ледяного потока там теоретически могут вызвать быстрое разрушение всего ледникового покрова Западной Антарктики.В течение антарктического полевого сезона 2014–2015 годов Ллойд помог развернуть еще 10 сейсмических станций, которые вместе с сейсмометрами, развернутыми британцами, нанесут на карту нижнюю часть этого ключевого района.