Тепла вода непомітно роз’їдає Антарктиду знизу. Глибоко під поверхнею, там, де льодові шельфи плавають над океаном, морська вода протікає прихованими просторами й приносить тепло безпосередньо до льоду. Це тепло робить шельфи тоншими й менш стабільними, що впливає на швидкість ковзання льодовиків у море та темпи підвищення рівня океану.
Науковці знають, що цей підльодовиковий світ має вирішальне значення, проте деталі того, як тепла вода рухається крізь так звані «порожнини льодових шельфів», залишаються малодоступними. Циркуляція теплої води та перенесення тепла в цих порожнинах усе ще залишаються переважно невідомими — особливо в регіонах, де лід уже стрімко тане. Одним із таких «гарячих точок» є шельф Дотсон у морі Амундсена — район, відомий швидкою втратою льоду, що значною мірою пов’язана зі збільшенням океанського тепла навколо та під кригою.
Робот під кригою
Щоб дослідити цю зону, команда з Університету Східної Англії (UEA) направила автономний підводний апарат під шельф Дотсон — у порожнину, де лід плаває над морською водою. Робот рухався вздовж морського дна та зібрав дані більш ніж за 100 кілометрів пройдених маршрутів, надаючи дослідникам рідкісну можливість побачити те, що приховано від очей.
Доктор Марен Ріхтер, провідна авторка дослідження, є експерткою Центру наук про океан та атмосферу UEA.
«Підйом теплої глибокої води до мілкішої межі лід-океан у порожнинах льодових шельфів і є основним чинником танення нижньої частини шельфу. Це танення робить льодовий шельф тоншим і, відповідно, менш міцним», — зазначила доктор Ріхтер.
Коли льодовий шельф слабшає, він більше не може ефективно стримувати льодовик позаду — тож зміни під кригою мають значно ширші наслідки.
Як тепла вода досягає Антарктиди
Дослідження Дотсона показує, що поведінка цієї теплої глибокої води є ключовою.
«Ми виявили, що хоча тепла вода змішується з холоднішою, під шельфом Дотсон більша частина теплої води не піднімається вгору. Натомість вона тече горизонтально до лінії з’єднання — точки, де льодовик втрачає контакт із морським дном і починає плавати», — пояснила доктор Ріхтер.
«Це означає, що вода зберігає тепло аж до лінії з’єднання, де вона може безпосередньо топити льодовик. Це призводить до його відступання, прискорення руху та втрати більшої кількості льоду в океан. Разом ці зміни сприяють глобальному підвищенню рівня моря».
Інакше кажучи, тепла вода може подорожувати порожниною, залишаючись достатньо гарячою, щоб завдати шкоди там, де це найважливіше — біля основи льодовика.
Ризикована підводна місія
Апарат, використаний у дослідженні, — це автономний підводний апарат Autosub Long Range, відомий під прізвиськом «Boaty McBoatface», який експлуатує Національний океанографічний центр.
Під час місії під шельфом Дотсон Boaty зафіксував швидкість течії у важливій зоні припливу на сході шельфу — близько від 5 до 10 сантиметрів за секунду. У найкрутіших ділянках морського дна нахил становив приблизно 45 градусів.
Boaty був оснащений сенсорами температури, течій, турбулентності й кисню під час руху вздовж дна порожнини. Він утримувався на висоті приблизно 100 метрів над морським дном і залишався під кригою близько 74 годин.
Збір даних охоплює чотири місії 2022 року. Вводити робот під льодовий шельф і успішно повертати його назад дуже складно, а місії з надточними інструментами для вимірювання змішування — винятково рідкісні.
Тепла вода під Антарктидою
Всередині порожнини Дотсона команда зафіксувала теплу солону воду під холоднішою та свіжішою. Вчені вже знали, що тепла вода може підніматися внаслідок змішування, а нові вимірювання показують, де саме цей процес найбільш активний. Найсильніше змішування та підйом теплої води відбувається у східній зоні припливу, і особливо важлива роль у цьому належить формі морського дна.
«Ми очікували побачити набагато більший вплив швидкості течії на змішування, ніж те, що отримали. Натомість форма дна виявилася вирішальною», — сказала доктор Ріхтер.
«Ми також знайшли воду в найглибшій частині порожнини, яка була несподівано теплою, і зараз ми працюємо над тим, щоб пояснити, як і коли вона туди потрапила».
Цінні дані для майбутніх досліджень
Ці результати натякають на минулі зміни в циркуляції, які могли перенести тепло в важкодоступні частини порожнини. За словами доктора Ріхтер, це була перша місія такого типу під шельфом Дотсон.
«Ми отримали надзвичайно цінні базові вимірювання, які тепер можна порівнювати з припущеннями про змішування в регіональних і глобальних моделях взаємодії льодових шельфів та океану, а також із вимірюваннями під іншими шельфами. Це допоможе нам зрозуміти, чим ці порожнини схожі або відрізняються одна від одної».
Ці базові дані дають моделістам надійнішу відправну точку для оцінки майбутньої втрати льоду та підвищення рівня моря. Повне дослідження було опубліковано в журналі Ocean Sciences.