Танення антарктичних крижаних покривів може бути причиною вивержень вулканів

У засобах масової інформації танення льодовикових покривів часто вважають синонімом зміни клімату, показуючи спогади про самотніх білих ведмедів, які плавають на плотах льоду, що постійно зменшуються. Хоча такі наслідки, як підвищення рівня моря та зміни солоності, зазвичай повідомляються, менш відомим є вплив на вулкани. Під час дегляціації танення кілометрових крижаних покривів зменшує масу, що обтяжує сушу, що призводить до підняття. Це змінює тиск всередині магматичних камер, що лежать під поверхнею Землі, викликаючи виверження вулканів.

Дослідження, опубліковані в Geochemistry, Geophysics, Geosystems, показують, що масове розвантаження внаслідок танення льодових покривів Антарктиди (ізостатичне відскок) викликає виверження більшої частоти та потужності в Західноантарктичній рифтовій системі, одній з найбільших вулканічних провінцій Землі з понад 100 виверженнями. центри.

Доктор філософії дослідник Аллі Кунін з Університету Брауна та його колеги досліджували взаємодію зледеніння та вулканізму протягом двох останніх планетарних льодовикових циклів (протягом останніх 150 000 років). Для цього вони використали термомеханічну модель магматичної камери та змоделювали скорочення Західно-Антарктичного крижаного покриву шляхом введення специфічного зниження тиску, що чиниться на підстилаючі породи та магматичну камеру.

Вони далі досліджували, як зниження цього обмежувального тиску дозволяє камері магми розширюватися об’ємно, з пов’язаним надлишковим тиском і викидом летючих речовин (тут, коли розчинена вода та вуглекислий газ утворюють газові бульбашки) з базальтових магм, що впливає на траєкторію майбутніх вивержень.

Досліджуючи магматичні осередки різних розмірів, дослідницька група виявила, що чим більший осередок магми, тим більш сприйнятливий до впливу розвантаження маси льоду, і що швидкість розвантаження є критичним фактором, при цьому найвища досліджена швидкість втрати льоду становить 3 м/рік. Крім того, під час тестування магматичних осередків, недостатньо насичених леткими речовинами, вчені виявили, що вивантаження льодової маси прискорює процес першого викиду летючих речовин (ініціюючи перші етапи, що призводять до виверження) на десятки чи сотні років.

Це означає, що відбулися виверження, яких могло б і не статися, якби розвантаження не спричинило змін у магматичній камері, що призвело б до більшого сукупного викиду магми протягом усього життя цієї камери.

Щоб перевірити свої висновки, Кунін та його колеги звернулися до вулканічних відкладень з гір Анд у Південній Америці. Тут 18 000–35 000 років тому патагонський льодовий покрив виріс до 1600 м на вершині Південної вулканічної зони. Вони виявили кореляцію між розвантаженням маси льоду під час дегляціації в кінці останнього льодовикового максимуму (приблизно 18 000 років тому) з посиленням виверження вулканів Кальбуко, Мочо-Чошуенко та Пуйехуе-Кордон Каулле.

Такий вулканізм, викликаний розвантаженням, може призвести до некорисної петлі позитивного зворотного зв’язку, оскільки, коли танення льоду змінює тиск у магматичній камері, щоб викликати виверження, в результаті події тане більше льоду, що може спровокувати нове виверження. Зокрема, Західно-Антарктичний льодовиковий щит лежить нижче рівня моря, тому, коли рівень моря підвищується через танення льоду, він ще більше занурюється і прискорює відступ. Ситуацію ускладнює ще більше вплив зростання рівня вуглекислого газу, що спричиняє глобальне потепління та альбедо льоду, через що танення льодових щитів зменшує кількість вхідного сонячного випромінювання, відбитого назад у космос (тут менше «білої» відбивної поверхні порівняно з «темною» поверхні для поглинання), що нагріває атмосферу та посилює танення.

Дослідники відзначають, що навіть якщо антропогенне потепління припиниться негайно, наслідки розвантаження льодової маси, які вже зазнала Західноантарктична рифтова система, все одно впливатимуть на вулканічну поведінку тут протягом тисяч років. Таким чином, розуміння чутливості розвантаження маси льоду Західно-Антарктичного льодовикового щита на магматичні камери має важливі наслідки для можливості точного прогнозування майбутніх наслідків для взаємопов’язаних геологічних систем Землі.