Μικροκοπικοί παγοσεισμοί εξηγούν πως κινείται ο πάγος

Ο Andreas Fichtner κατεβάζει χειροκίνητα ένα καλώδιο οπτικών ινών μήκους 1.500 μέτρων σε μια γεώτρηση στο στρώμα πάγου της Γροιλανδίας. Από: Lukasz Larsson Warzecha/LWimages

Μικροσκοπικοί παγωμένοι κυματίζουν μέσα από το μεγαλύτερο ρεύμα πάγου της Γροιλανδίας.

Οι ερευνητές περπατούν προς έναν μεγάλο γεωδαιτικό θόλο και μια μικρή κόκκινη καλύβα Quonset στο στρώμα πάγου της Γροιλανδίας.

Το βορειοανατολικό ρεύμα πάγου της Γροιλανδίας είναι ένα σχετικά γρήγορα κινούμενο κομμάτι πάγου. Είναι το μεγαλύτερο ρεύμα πάγου της Γροιλανδίας, ένας παγωμένος παραπόταμος που μεταφέρει περίπου το 12% της ετήσιας απόρριψης πάγου του νησιού στον Βόρειο Ατλαντικό. Αυτό το κάνει να συμβάλλει σημαντικά στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας. Αλλά μέχρι στιγμής, οι προσομοιώσεις της εκκένωσης πάγου δεν έχουν ταιριάξει με την πραγματική κίνηση του ρεύματος πάγου. Ο πάγος ρέει πιο γρήγορα από ό,τι αναμενόταν.

Οι σεισμολόγοι έκαναν πρόσφατα μια τυχαία ανακάλυψη που μπορεί να εξηγήσει το χάσμα. Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Science , η ομάδα εξήγησε πώς οι μικρές μετατοπίσεις στον πάγο έχουν μεγάλο αντίκτυπο στην κατανόηση των ροών των παγετώνων από τους παγετολόγους.

Σεισμοί στο Μέλι

Τα αποτελέσματα προήλθαν από το έργο East Greenland Ice-Core Project (EastGRIP), το οποίο πρόσφατα άνοιξε μια γεώτρηση 2.700 μέτρων απευθείας μέσα από το ρεύμα πάγου. Την τελευταία μέρα της σεζόν του 2022, ο Andreas Fichtner και ένας συνάδελφός του ήταν στο EastGRIP για να πυροδοτήσουν μερικές εκρήξεις, ελπίζοντας να χρησιμοποιήσουν τα προκύπτοντα σεισμικά κύματα για να δημιουργήσουν «μια εικόνα υπερήχων του πάγου». Ο Fichtner είναι σεισμολόγος στο ETH Zürich και επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης.

Η ομάδα χρησιμοποίησε ένα καλώδιο οπτικών ινών μήκους 1.500 μέτρων για να καταγράψει τα κύματα. Ξεκίνησαν με το χέρι το καλώδιο μέσα στη γεώτρηση και μετά έφυγαν για να πυροδοτήσουν τα εκρηκτικά τους.

Δύο ερευνητές με κόκκινες χειμερινές στολές ξετυλίγουν ένα καλώδιο μέσα σε μια σήραγγα πάγου.

Το πείραμά τους λειτούργησε όπως είχε προγραμματιστεί, παρέχοντας εικόνες από το εσωτερικό του ρεύματος πάγου. Ενώ το καλώδιο εγκαταστάθηκε για 14 ώρες, ωστόσο, κατέγραψε άλλα, απροσδόκητα σεισμικά σήματα.

«Στο μέλι, δεν περιμένεις να σπάσουν τα πράγματα».

«Μεταξύ αυτών των εκρήξεων, δεν περιμέναμε να συμβεί τίποτα», εξήγησε ο Φίχτνερ. Οι παγετώνες υποτίθεται ότι κινούνται σαν ένα παχύρρευστο υγρό, ένα παχύρρευστο μέλι που γλιστράει στην κατηφόρα. Και «μέλι μου, δεν περιμένεις να σπάσουν τα πράγματα», είπε ο Φίχτνερ. Αλλά όταν αυτός και οι συνάδελφοί του κοίταξαν τα δεδομένα από το καλώδιο, είδαν πέντε καθαρά σεισμικά συμβάντα.

Ο Φίχτνερ άρχισε να αναλύει τα δεδομένα εκείνο το βράδυ, θεωρώντας αρχικά ότι τα πέντε σήματα ήταν «σκουπίδια», απλώς θόρυβος. Αλλά μια πιο προσεκτική ματιά έδειξε ότι επρόκειτο για καταρράκτες σεισμών, που συνέβησαν όταν μια σειρά από μικρορωγμές έσπασαν τον πάγο καθώς κατέβαινε ελαφρώς κατηφορικά.

Θα σχηματιζόταν μια μικροσκοπική ρωγμή, η οποία εκπέμπει μικρά σεισμικά κύματα. Λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου αργότερα, μια άλλη ρήξη θα προκληθεί μια ντουζίνα περίπου μέτρα ψηλότερα στον πάγο. Μετά άλλο. Και άλλο.

Αντί να ρέει σαν μέλι, ο πάγος κολλούσε και γλιστρούσε σε μικρές εκρήξεις.

Οι καταρράκτες ήταν πολύπλοκοι, αλλά δύο από τους πέντε ήταν εντυπωσιακά παρόμοιοι σε βάθος και διάρκεια. «Είναι σαν δύο άνθρωποι να κατασκευάζουν κατά λάθος την ίδια σειρά από ντόμινο», είπε ο Φίχτνερ για την ανακάλυψη.

Τέφρα στον πάγο

Τα επιφανειακά σεισμόμετρα δεν είχαν καταγράψει αυτές τις μικροσκοπικές ρήξεις πριν. Οι σεισμικοί καταρράκτες προήλθαν βαθιά στον πάγο και φάνηκαν να σταματούν περίπου 890 μέτρα κάτω από την επιφάνεια, ένα βάθος γνωστό στους συναδέλφους του Fichtner με εξειδίκευση στους τοπικούς πυρήνες πάγου. Ο πάγος στα 890 μέτρα είναι περίπου 7.600 ετών. Τότε ήταν που εξερράγη το όρος Mazama του Όρεγκον, δημιουργώντας τη λίμνη Crater, τώρα μέρος του Εθνικού Πάρκου Crater Lake. Η έκρηξη διένειμε ηφαιστειακή τέφρα και γυαλί που ονομάζεται τέφρα σε μέρη της Βόρειας Αμερικής και της Γροιλανδίας.

Η τέφρα επηρεάζει τον τρόπο σχηματισμού των κρυστάλλων πάγου, δημιουργώντας ένα δομικά ασθενέστερο στρώμα. Αντί να συνεχίσουν να καταρρέουν κατακόρυφα στην επιφάνεια, τα σεισμικά κύματα προκάλεσαν σύντομες εκρήξεις οριζόντιας κίνησης κατά μήκος του στρώματος τέφρας.

Δύο χέρια με γάντια κρατούν έναν γυαλισμένο, ημιδιαφανή πυρήνα πάγου που περιέχει μια διαυγή, λεπτή ταινία στάχτης.

Ένας γυαλισμένος πυρήνας πάγου που αφαιρέθηκε από τη γεώτρηση EastGRIP δείχνει ένα λεπτό στρώμα τέφρας. Νέα έρευνα δείχνει ότι η ηφαιστειακή τέφρα μπορεί να δημιουργήσει ακαθαρσίες πάγου που επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο κινούνται οι παγετώνες. Από: Lukasz Larsson Warzecha/LWimages

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι καταρράκτες είχαν προέλθει από βάθη στον πάγο που είναι γνωστό ότι περιέχει ηφαιστειακό θειικό άλας, το οποίο δημιουργεί επίσης δομικά αδύναμο πάγο. Αυτά τα θειικά στρώματα μπορούν επίσης να καρφωθούν σε συγκεκριμένες εκρήξεις. Το εύρημα δείχνει πώς αυτά τα χαρακτηριστικά κλίμακας εκατοστών μπορούν να επηρεάσουν ένα στρώμα πάγου σε απόσταση χιλιομέτρων, είπε ο Fichtner, και καταδεικνύει περαιτέρω την επίδραση των ηφαιστειακών υπολειμμάτων στη ροή του πάγου της Γροιλανδίας.

Ρέματα πάγου

«Αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο σκεφτόμαστε πώς κινείται ο πάγος», είπε η Marianne Karplus , σεισμολόγος και γεωφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ελ Πάσο, σχετικά με τα αποτελέσματα. Η ερευνητική ομάδα απέκλεισε πολλές πιθανές πηγές για τα σεισμικά σήματα, είπε, όπως κύματα που αντανακλούν το άκρο του καλωδίου ή ρωγμές που προκαλούνται από μια αλλαγή στον προσανατολισμό των κρυστάλλων πάγου. «Φαίνεται ότι βρήκαν μια πολύ ενδιαφέρουσα και πιστευτή εξήγηση».

«Δεν ξέρουμε όλα όσα πρέπει να ξέρουμε».

Ο Sridhar Anandakrishnan , ένας παγετωνολόγος στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, συμφώνησε, σημειώνοντας τα αποτελέσματα «μας οδηγούν σε μια πιο ρεαλιστική περιγραφή της ροής των παγετώνων». Τα μοντέλα συχνά αντιμετωπίζουν ολόκληρο το στρώμα πάγου ως ένα ομοιογενές μπλοκ για λόγους απλότητας, αλλά «το στέλεχος συγκεντρώνεται σε αυτά τα στρώματα των ηφαιστειακών ακαθαρσιών», είπε.

Ο Anandakrishnan είπε ότι είναι περίεργος για το εάν η διακοπή της γεώτρησης επηρέασε τα αποτελέσματα. Αλλά συνολικά, είπε, «νομίζω ότι αυτό είναι πραγματικά ένα φανταστικό αποτέλεσμα».

Οι μελλοντικές προσομοιώσεις στρώματος πάγου μπορούν να ενσωματώσουν μεγάλα ηφαιστειακά γεγονότα για την καλύτερη κατανόηση της κίνησης των ροών. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερες προβλέψεις για την άνοδο της στάθμης της θάλασσας.

«Χρειαζόμαστε πολύ ακριβείς αναπαραστάσεις του πάγου εάν πρόκειται να κάνουμε προβολές για τα επόμενα 50 ή 100 χρόνια», είπε ο Anandakrishnan. Αυτά τα νέα αποτελέσματα καθιστούν σαφές: «Δεν γνωρίζουμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζουμε».

Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα eos.org

Besl, J. (2025), Tiny icequakes ripple through Greenland’s largest ice stream, Eos, 106, https://doi.org/10.1029/2025EO250085. Published on 5 March 2025.

https://eos.org/articles/tiny-icequakes-ripple-through-greenlands-largest-ice-stream