Eine neue Studie von NASA-Wissenschaftlern hat gezeigt, dass eine geothermische Wärmequelle namens Mantelfahne tief unter der Erde in Marie Bird in der Antarktis das schnelle Schmelzen erklärt, das Seen und Flüsse unter der Eisdecke erzeugt. Während die Wärmequelle keine neue oder zunehmende Bedrohung für die Eisdecke der Westantarktis darstellt, kann dies erklären, warum die Eisdecke heute instabil ist.
Die Stabilität einer Eisdecke hängt eng damit zusammen, wie viel Wasser von unten fließt, wodurch die Gletscher leichter zu rutschen sind. Das Verständnis der Quellen und der Zukunft von Schmelzwasser in der Westantarktis ist wichtig für die Beurteilung der Geschwindigkeit, mit der Eis schmelzen und den Meerwasserspiegel erhöhen kann.
Die Gletscher der Antarktis sind instabil und voller Flüsse und Seen, von denen der größte der Eriesee ist. Viele Seen füllen sich schnell und entwässern, wodurch die Eisoberfläche Tausende von Fuß über ihnen bis zu 6 Meter ansteigt und abfällt. Die Bewegung ermöglicht es Wissenschaftlern abzuschätzen, wo und wie viel Wasser vorhanden sein sollte.
Vor etwa 30 Jahren schlug ein Wissenschaftler an der Universität von Colorado in Denver vor, dass die Wärme einer unterirdischen Mantelwolke von Marie Bird die regionale Vulkanaktivität und die topografische Funktion der Kuppel erklären könnte. Die jüngste seismische Bildgebung hat dieses Konzept unterstützt.
Mit den kleinen direkten Messungen entlang des Eises haben Wissenschaftler des JPL einen besseren Weg gefunden, um die Idee der Mantelwolke durch numerische Simulationen zu untersuchen. Sie verwendeten das Ice Sheet System Model (ISSM), eine numerische Beschreibung der Physik von Eisschildern, die von Wissenschaftlern des JPL und der University of California in Irvine entwickelt wurde.
Um sicherzustellen, dass das Modell realistisch ist, überwachten die Wissenschaftler Änderungen an der Oberfläche der Eisdecke anhand von Daten des IceSat-Satelliten der NASA und der Luftkampagne Operation IceBridge.
Da der Ort und die Größe der möglichen Mantelwolke unbekannt waren, testeten sie den gesamten Bereich dessen, was physikalisch für mehrere Parameter möglich war, und erstellten Dutzende verschiedener Simulationen.
Sie fanden heraus, dass der Energiefluss aus der Mantelwolke nicht mehr als 150 Milliwatt pro Quadratmeter betragen sollte. Zum Vergleich: In Regionen der Vereinigten Staaten ohne vulkanische Aktivität liegt der Wärmefluss vom Erdmantel zwischen 40 und 60 Milliwatt.
Werbevideo:
Im Yellowstone-Nationalpark - einem berühmten geothermischen Hotspot - beträgt die gemittelte Wärme von unten etwa 200 Milliwatt pro Quadratmeter im gesamten Park, obwohl einzelne geothermische Eigenschaften wie Geysire viel heißer sind.
Simulationen der Wissenschaftler Serucy und Ivins mit einem Wärmefluss von mehr als 150 Milliwatt pro Quadratmeter zeigten zu viel Schmelzen, um mit weltraumgestützten Daten übereinzustimmen, außer an einem Ort: einem Gebiet tief im Rossmeer, das für intensive Wasserflüsse bekannt ist. Dieser Bereich erforderte einen Wärmefluss von mindestens 150-180 Milliwatt pro Quadratmeter. Die seismische Bildgebung hat jedoch gezeigt, dass die Hitze des Mantels in dieser Region die Eisdecke durch einen Riss erreichen kann, dh durch einen Bruch in der Erdkruste, wie er im Great Rift Valley in Afrika aufgetreten ist.
Es wird angenommen, dass Mantelfahnen schmale Gesteinsströme sind, die sich durch den Erdmantel erheben und sich wie eine Pilzkappe unter der Erdkruste ausbreiten. Der Auftrieb des Materials, von dem ein Teil geschmolzen ist, führt dazu, dass sich die Kruste nach oben wölbt. Die Mantelfahntheorie wurde in den 1970er Jahren vorgeschlagen, um die geothermische Aktivität zu erklären, die weit entfernt von der tektonischen Plattengrenze wie Hawaii und Yellowstone auftritt.
Marie Birds Mantelwolke bildete sich vor 50 bis 110 Millionen Jahren, lange bevor die Eisdecke der Westantarktis erschien. Am Ende der letzten Eiszeit vor etwa 11.000 Jahren erlebte die Eisdecke eine Zeit schnellen und anhaltenden Eisverlusts, als Änderungen der globalen Wetterbedingungen und steigende Meeresspiegel warmes Wasser näher an die Eisdecke drückten - genau wie heute.
"Das Vorhandensein dieser Mantelwolke ist wichtig, da dies darauf hindeutet, dass das Eis der Antarktis in diesem Bereich anfälliger ist: Diese zusätzliche Hitze erwärmt das Eis, was auf eine größere Schwäche angesichts zukünftiger und vergangener Veränderungen in der Umwelt hindeutet", sagen die Forscher.
