Група міжнародних дослідників використала передову підводну технологію від MBARI, щоб дослідити та зафіксувати зміни підводних ландшафтів у віддаленому арктичному регіоні, зосередившись на наслідках танення вічної мерзлоти та утворення нового льоду.
Дослідники з Науково-дослідного інституту акваріумів Монтерей-Бей (MBARI) у співпраці з міжнародною командою виявили великі підводні крижані утворення вздовж краю канадського моря Бофорта у віддаленому арктичному регіоні. Ця знахідка розкриває раніше невідомий процес, який сприяє тривалому утворенню підводного льоду вічної мерзлоти.
У попередньому дослідженні MBARI дослідники спостерігали величезні кратери на морському дні в цьому районі, пов’язані з таненням стародавньої вічної мерзлоти, зануреної під воду. Досліджуючи фланги цих кратерів під час наступної експедиції, дослідники MBARI та співробітники з Корейського полярного науково-дослідного інституту (KOPRI), Корейського інституту геології та мінеральних ресурсів, Геологічної служби Канади та Військово-морської науково-дослідної лабораторії США спостерігали оголені шари. підводного льоду вічної мерзлоти.
Утворення сучасного підводного льоду вічної мерзлоти
Нещодавно виявлені шари льоду – це не те саме, що стародавня вічна мерзлота, яка утворилася під час останнього льодовикового періоду, а скоріше були створені в сучасних умовах. Цей лід утворюється, коли глибші шари стародавньої підводної вічної мерзлоти тануть, утворюючи солонувату ґрунтову воду, яка піднімається та знову замерзає, коли наближається до морського дна, де температура навколишнього середовища становить приблизно -1,4 градуса Цельсія (29,5 градуса Фаренгейта ).
Складна морфологія морського дна в цьому регіоні Арктики розповідає історію, яка включає як танення стародавньої вічної мерзлоти, яка давно була занурена під море, так і спотворення сучасного морського дна, яке відбувається, коли вивільнена вода знову замерзає.
Після останнього льодовикового періоду рівень моря піднявся і вкрив давню вічну мерзлоту на шельфі Арктики. Основа цього тіла давньої вічної мерзлоти повільно нагрівається й відтає через тепло, що витікає із Землі — набагато давніші, повільніші кліматичні зміни сприяють таненню цієї арктичної підводної вічної мерзлоти, а не кліматичні зміни, спричинені людиною. Коли ця вода мігрує до більш холодного морського дна, вона замерзає. Замерзаючий лід висуває хребти та горби. Морська вода просочується на покриту пухирями поверхню морського дна, розтоплюючи шари льоду та залишаючи за собою величезні воронки. Цим процесом керує динамічна взаємодія між великими змінами солоності та невеликими змінами температури поблизу морського дна.
Дослідницька група опублікувала ці нові висновки в Journal of Geophysical Research: Earth Surface.
Наслідки для політики та інфраструктури Арктики
«Наша робота показує, що вічна мерзлота активно утворюється та розкладається поблизу морського дна на великих територіях, створюючи динамічний підводний ландшафт із масивними воронками та великими горбами льоду, вкритими осадом», — сказав Чарлі Полл, геолог з MBARI та провідний автор дослідження. дослідження. «Ці різкі зміни морського дна, які тривають, мають величезні наслідки для політиків, які приймають рішення щодо підводної інфраструктури в Арктиці».
З 2003 року MBARI є частиною міжнародної співпраці з вивчення морського дна на краю канадського арктичного шельфу. Цей віддалений район лише нещодавно став доступним для вчених, оскільки високі температури спричинили відступ морського льоду.
Картографічне дослідження, проведене канадськими дослідниками в 2010 році, вперше виявило виразно порізаний рельєф морського дна регіону. У 2013 році дослідники MBARI та їхні співробітники провели перші картографічні дослідження з високою роздільною здатністю в цьому регіоні. Використовуючи автономний підводний апарат MBARI (AUV), дослідницька група детально задокументувала рельєф морського дна.
П’ять картографічних обстежень — два проведені з канадських дослідницьких кораблів і три за допомогою передової підводної технології MBARI — у цьому районі протягом 12 років виявили 65 новоутворених кратерів на морському дні. Найбільший кратер був розміром з міський квартал шестиповерхових будинків.
У 2022 році команда повернулася в Арктику на борту дослідницького криголама KOPRI Araon . Вони вперше використали два АНПА MBARI для картографування морського дна, щоб ідентифікувати нещодавно утворені кратери. Потім вони провели візуальні дослідження в цих кратерах за допомогою MiniROV від MBARI. Цей портативний транспортний засіб з дистанційним керуванням, розроблений інженерами MBARI, можна налаштувати для різноманітних наукових місій. Оснащений камерами та обладнанням для взяття проб, він був невід’ємною частиною вивчення дна Арктики. Досліджуючи морське дно за допомогою MiniROV, дослідники спостерігали утворення льоду всередині двох нещодавно утворених великих кратерів на морському дні.
Утворення льоду з солонуватих підземних вод
Ізотопний аналіз цих утворень і зразків навколишніх відкладень морського дна підтвердив, що лід походить із солонуватих підземних вод, утворених частково таненням стародавньої вічної мерзлоти, що піднімається через морське дно. Підйомні ґрунтові води знову замерзають поблизу морського дна, утворюючи широкі піддонні шари льоду, які пухирять морське дно, утворюючи крижані горби.
Незначні коливання температури та солоності спричиняють зрушення між замерзанням висхідних солонуватих ґрунтових вод і таненням шарів льоду біля дна моря. Ці безперервні процеси працюють у тандемі, створюючи вражаючий підводний ландшафт, що складається з численних западин і заповнених льодом курганів різного віку.
«Ці відкриття перевертають наші припущення про підводну вічну мерзлоту», — сказав Пол. «Раніше ми вважали, що вся підводна вічна мерзлота — це залишки останнього льодовикового періоду, але ми дізналися, що підводна вічна мерзлота також активно утворюється та розкладається на сучасному морському дні».
Процес, який створює ці утворення льоду під морським дном, раніше не розглядався, і він може відбуватися там, де температура донної води нижче нуля градусів за Цельсієм.
«Це відкриття означає, що методи, які ми раніше використовували для визначення місця розташування підводної вічної мерзлоти, не працюють для тих типів придонного льоду, які ми нещодавно виявили в Арктиці. Тепер нам потрібно переглянути, де може існувати вічна мерзлота під Арктичним шельфом», — сказав Пол.