Τι θα συμβεί στην ίδια την Ανταρκτική καθώς λιώνουν οι πάγοι;
Λόγω του πυκνού, τεράστιου παγοκαλύμματος, η Ανταρκτική φαίνεται να είναι μια ενιαία, συνεχής χερσαία μάζα με κέντρο τον Νότιο Πόλο και να εκτείνεται και στα δύο ημισφαίρια του πλανήτη. Ο τομέας του παγοκαλύμματος στο Δυτικό Ημισφαίριο έχει σχήμα σαν τον αντίχειρα ωτοστόπ - μια εύστοχη μεταφορά, επειδή το παγοκάλυμμα της Δυτικής Ανταρκτικής βρίσκεται σε εξέλιξη. Επηρεασμένο από τη θέρμανση των ωκεανών και της ατμόσφαιρας της Γης, το παγοκάλυμμα που βρίσκεται στην κορυφή της Δυτικής Ανταρκτικής λιώνει, ρέει προς τα έξω και μειώνεται σε μέγεθος , όλα με εκπληκτικό ρυθμό.
Μεγάλο μέρος της συζήτησης σχετικά με το λιώσιμο τεράστιων πάγων σε μια περίοδο κλιματικής αλλαγής ασχολείται με τις επιπτώσεις της στους ανθρώπους. Αυτό είναι λογικό: Εκατομμύρια θα δουν τα σπίτια τους να καταστρέφονται ή να καταστρέφονται από την άνοδο της στάθμης της θάλασσας και τις καταιγίδες.
Αλλά τι θα συμβεί στην ίδια την Ανταρκτική καθώς λιώνουν οι πάγοι;
Σε στρώματα ιζημάτων που έχουν συσσωρευτεί στον πυθμένα της θάλασσας για εκατομμύρια χρόνια, ερευνητές σαν εμάς βρίσκουν στοιχεία που αποδεικνύουν ότι όταν έλιωσε η Δυτική Ανταρκτική, υπήρξε μια ραγδαία αύξηση της χερσαίας γεωλογικής δραστηριότητας στην περιοχή. Τα στοιχεία προμηνύουν τι μας επιφυλάσσει το μέλλον.
Μια απομακρυσμένη τοποθεσία για γεώτρηση στον πυθμένα του ωκεανού. Στις αρχές του 2019, η επιστημονική και τεχνική ομάδα της Αποστολής 379 του Διεθνούς Προγράμματος Ανακάλυψης Ωκεανών πραγματοποίησε γεώτρηση περίπου μισό μίλι στον πυθμένα του ωκεανού, ενώ επέβαινε στο γεωτρύπανο JOIDES Resolution. Το βάθος του ωκεανού ήταν σχεδόν 4,5 χιλιόμετρα σε αυτήν την τοποθεσία.
Ένα ταξίδι ανακάλυψης
Ήδη πριν από 30 εκατομμύρια χρόνια, ένα στρώμα πάγου κάλυπτε μεγάλο μέρος αυτού που σήμερα ονομάζουμε Ανταρκτική. Αλλά κατά τη διάρκεια της Πλειόκαινου Εποχής, η οποία διήρκεσε από 5,3 εκατομμύρια έως 2,6 εκατομμύρια χρόνια πριν, το στρώμα πάγου στη Δυτική Ανταρκτική υποχώρησε δραστικά. Αντί για ένα συνεχές στρώμα πάγου, το μόνο που παρέμεινε ήταν ψηλά παγοκαλύμματα και παγετώνες στις βουνοκορφές ή κοντά σε αυτές.
Πριν από περίπου 5 εκατομμύρια χρόνια, οι συνθήκες γύρω από την Ανταρκτική άρχισαν να θερμαίνονται και οι πάγοι της Δυτικής Ανταρκτικής μειώθηκαν. Πριν από περίπου 3 εκατομμύρια χρόνια, ολόκληρη η Γη εισήλθε σε μια φάση θερμού κλίματος, παρόμοια με αυτή που συμβαίνει σήμερα.
Οι παγετώνες δεν είναι στάσιμοι. Αυτές οι μεγάλες μάζες πάγου σχηματίζονται στην ξηρά και ρέουν προς τη θάλασσα, κινούμενες πάνω από το βραχώδες υπόστρωμα και αποξέοντας υλικό από το τοπίο που καλύπτουν, μεταφέροντας αυτά τα συντρίμμια καθώς ο πάγος κινείται, σχεδόν σαν μεταφορικός ιμάντας. Αυτή η διαδικασία επιταχύνεται όταν το κλίμα θερμαίνεται, όπως και η αποκόλληση στη θάλασσα, η οποία σχηματίζει παγόβουνα. Τα παγόβουνα που είναι γεμάτα συντρίμμια μπορούν στη συνέχεια να μεταφέρουν αυτό το ηπειρωτικό βραχώδες υλικό στη θάλασσα, ρίχνοντάς το στον πυθμένα της θάλασσας καθώς τα παγόβουνα λιώνουν.
Ένα πλοίο κουβαλάει έναν τεράστιο πύργο.Το γεωτρύπανο JOIDES Resolution βρίσκεται σε θέση για γεωτρήσεις βαθέων υδάτων στην εξωτερική Θάλασσα Άμουντσεν κατά τη διάρκεια της Αποστολής 379 του Διεθνούς Προγράμματος Ανακάλυψης Ωκεανών. Σύγχρονα παγόβουνα είναι ορατά κοντά στο πλοίο.Από Phil Christie.
Στις αρχές του 2019, συμμετείχαμε σε ένα μεγάλο επιστημονικό ταξίδι - την Αποστολή 379 του Διεθνούς Προγράμματος Ανακάλυψης Ωκεανών -στη Θάλασσα Άμουντσεν, νότια του Ειρηνικού Ωκεανού. Στόχος της αποστολής μας ήταν η ανάκτηση υλικού από τον βυθό της θάλασσας για να μάθουμε τι είχε συμβεί στη Δυτική Ανταρκτική κατά την περίοδο τήξης της πριν από τόσο καιρό.
Στο πλοίο γεωτρήσεων JOIDES Resolution, οι εργαζόμενοι κατέβασαν ένα γεωτρύπανο σχεδόν 13.000 πόδια (3.962 μέτρα) στον πυθμένα της θάλασσας και στη συνέχεια άνοιξαν γεώτρηση 2.605 πόδια (794 μέτρα) στον πυθμένα του ωκεανού, ακριβώς στα ανοιχτά του πιο ευάλωτου τμήματος του παγοκαλύμματος της Δυτικής Ανταρκτικής.
Η γεώτρηση έφερε στο φως μακριούς σωλήνες που ονομάζονται «πυρήνες», οι οποίοι περιείχαν στρώματα ιζημάτων που είχαν αποτεθεί πριν από 6 εκατομμύρια χρόνια έως σήμερα . Η έρευνά μας επικεντρώθηκε σε τμήματα ιζημάτων από την εποχή του Πλειόκαινου, όταν η Ανταρκτική δεν ήταν εξ ολοκλήρου καλυμμένη με πάγο.
Ένα άτομο κοιτάζει μακριές γκρίζες λωρίδες βράχου.Στο γεωτρύπανο JOIDES Resolution, ο Keiji Horikawa εξετάζει έναν πυρήνα που περιέχει πετρώδεις αργίλους που μεταφέρονται από παγόβουνα και καλύπτονται από λεπτές στρώσεις λάσπης. Από Christine Siddoway.
Ένα απροσδόκητο εύρημα
Ενώ βρισκόμασταν στο πλοίο, μία από εμάς, η Christine Siddoway, εξεπλάγη όταν ανακάλυψε ένα ασυνήθιστο βότσαλο ψαμμίτη σε ένα διαταραγμένο τμήμα του πυρήνα. Τα θραύσματα ψαμμίτη ήταν σπάνια στον πυρήνα, επομένως η προέλευση του βότσαλου παρουσίαζε μεγάλο ενδιαφέρον. Οι δοκιμές έδειξαν ότι το βότσαλο προερχόταν από βουνά βαθιά στο εσωτερικό της Ανταρκτικής, περίπου 800 μίλια (1.300 χιλιόμετρα) από το σημείο της γεώτρησης.
Για να συμβεί αυτό, τα παγόβουνα πρέπει να έχουν αποκολληθεί από παγετώνες που ρέουν από τα εσωτερικά βουνά και στη συνέχεια να έχουν επιπλεύσει προς τον Ειρηνικό Ωκεανό. Το βότσαλο παρείχε στοιχεία ότι υπήρχε ένα ωκεάνιο πέρασμα σε βαθιά νερά - αντί για το σημερινό παχύ στρώμα πάγου - στο εσωτερικό αυτού που είναι τώρα η Ανταρκτική.
Μετά την αποστολή, μόλις οι ερευνητές επέστρεψαν στα εργαστήριά τους, το εύρημα αυτό επιβεβαιώθηκε αναλύοντας ιλύ, λάσπη, θραύσματα βράχων και μικροαπολιθώματα που επίσης εμφανίστηκαν στους πυρήνες των ιζημάτων. Οι χημικές και μαγνητικές ιδιότητες του υλικού του πυρήνα αποκάλυψαν ένα λεπτομερές χρονοδιάγραμμα των υποχωρήσεων και των προχωρήσεων του στρώματος πάγου κατά τη διάρκεια πολλών ετών.
Δύο κοντινές εικόνες πυρήνων γεώτρησης με διάφορες στρώσεις και υφές, καθεμία με ένα μικρό κόκκινο βέλος που σηματοδοτεί ένα συγκεκριμένο σημείο στον πυρήνα.
Οι πυρήνες γεώτρησης δείχνουν σημαντικούς δείκτες γεγονότων κατά την Πλειόκαινο εποχή: Στα δεξιά, το κόκκινο βέλος σηματοδοτεί ένα στρώμα ηφαιστειακής τέφρας που ξέσπασε από ένα ηφαίστειο στη Δυτική Ανταρκτική πριν από περίπου 3 εκατομμύρια χρόνια. Στα αριστερά υπάρχει μια τομή που απεικονίζει λεπτά στρώματα λάσπης που σηματοδοτούν την έναρξη των παγετωνικών συνθηκών. Επικαλύπτει ένα παχύ στρώμα από βότσαλο που έπεσε από παγόβουνα κατά τη διάρκεια των μεσοπαγετωνικών συνθηκών. Το λευκό πλαίσιο σηματοδοτεί τη στενή ζώνη που περιέχει τη μοναδική ισοτοπική υπογραφή. Από IODP Expedition 379, JOIDES Resolution Science Operator.
Ένα βασικό σημάδι προήλθε από αναλύσεις με επικεφαλής τον Keiji Horikawa. Προσπάθησε να αντιστοιχίσει λεπτά στρώματα λάσπης στον πυρήνα με το βραχώδες υπόστρωμα από την ήπειρο, για να ελέγξει την ιδέα ότι τα παγόβουνα είχαν μεταφέρει τέτοια υλικά σε πολύ μεγάλες αποστάσεις. Κάθε στρώμα λάσπης αποτέθηκε αμέσως μετά από ένα επεισόδιο αποπαγετώματος, όταν το στρώμα πάγου υποχώρησε, δημιουργώντας ένα στρώμα από βότσαλο αργίλου που μεταφέρθηκε από παγόβουνα. Μετρώντας τις ποσότητες διαφόρων στοιχείων, συμπεριλαμβανομένου του στροντίου, του νεοδυμίου και του μολύβδου, μπόρεσε να συνδέσει συγκεκριμένα λεπτά στρώματα λάσπης στους πυρήνες των γεωτρήσεων με χημικές υπογραφές σε εμφανίσεις στα βουνά Ellsworth, 870 μίλια (1400 χλμ.) μακριά.
Ο Χορικάβα ανακάλυψε όχι μόνο ένα παράδειγμα αυτού του υλικού, αλλά έως και πέντε στρώματα λάσπης που είχαν αποτεθεί πριν από 4,7 εκατομμύρια έως 3,3 εκατομμύρια χρόνια. Αυτό υποδηλώνει ότι το στρώμα πάγου έλιωσε και σχηματίστηκε ανοιχτός ωκεανός, και στη συνέχεια το στρώμα πάγου ξαναφυτρώθηκε, γεμίζοντας το εσωτερικό, επανειλημμένα, σε σύντομα χρονικά διαστήματα χιλιάδων έως δεκάδων χιλιάδων ετών.
Αυτό το γραφικό δείχνει μια αριθμητική προσομοίωση μοντέλου των διακυμάνσεων του παγοκαλύμματος της Ανταρκτικής σε εκατομμύρια χρόνια. Το μοντέλο καθοδηγείται από τις χρονικά εξελισσόμενες θερμοκρασίες των ωκεανών και της ατμόσφαιρας. Το παγοκάλυμμα διαστέλλεται ως απόκριση στην ψύξη και συρρικνώνεται καθώς οι θερμοκρασίες αυξάνονται. Η θέση του πυρήνα των ιζημάτων της αποστολής IODP 379 υποδηλώνεται από το αστέρι με μια διακεκομμένη γραμμή. Αυτή η προσομοίωση μοντέλου παρέχει μια πιθανή ανακατασκευή της συμπεριφοράς του παγοκαλύμματος κατά τη διάρκεια ενός μόνο συμβάντος υποχώρησης/προώθησης περίπου 3,6 εκατομμύρια χρόνια πριν. Η προσομοίωση επικυρώθηκε μέσω σύγκρισης με μια σειρά γεωλογικών πληροφοριών .
Δημιουργώντας μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα
Η συνοδοιπόρος μας, Ρούθι Χάλμπερσταντ, συνδύασε αυτά τα χημικά στοιχεία και τον χρονισμό σε υπολογιστικά μοντέλα που δείχνουν πώς ένα αρχιπέλαγος από παγωμένα, τραχιά νησιά αναδύθηκε καθώς ο ωκεανός αντικατέστησε τα παχιά στρώματα πάγου που τώρα γεμίζουν τις εσωτερικές λεκάνες της Ανταρκτικής.
Οι μεγαλύτερες αλλαγές συνέβησαν κατά μήκος της ακτής. Οι προσομοιώσεις μοντέλων δείχνουν μια ραγδαία αύξηση στην παραγωγή παγόβουνων και μια δραματική υποχώρηση της άκρης του παγοκαλύμματος προς τα βουνά Έλσγουορθ. Η Θάλασσα Άμουντσεν γέμισε με παγόβουνα που παράγονταν από όλες τις κατευθύνσεις. Βράχοι και βότσαλα που ήταν ενσωματωμένα στους παγετώνες επέπλεαν στη θάλασσα μέσα στα παγόβουνα και έπεφταν στον πυθμένα καθώς τα παγόβουνα έλιωναν.
Μακροχρόνια γεωλογικά στοιχεία από την Ανταρκτική και αλλού σε όλο τον κόσμο δείχνουν ότι καθώς ο πάγος λιώνει και ρέει από τη στεριά, η ίδια η στεριά ανεβαίνει επειδή ο πάγος δεν την πιέζει πλέον προς τα κάτω. Αυτή η μετατόπιση μπορεί να προκαλέσει σεισμούς , ειδικά στη Δυτική Ανταρκτική, η οποία βρίσκεται πάνω από ιδιαίτερα θερμές περιοχές του μανδύα της Γης, οι οποίες μπορούν να ανακάμψουν με υψηλούς ρυθμούς όταν λιώνει ο πάγος από πάνω τους.
Η απελευθέρωση πίεσης στην ξηρά αυξάνει επίσης την ηφαιστειακή δραστηριότητα - όπως συμβαίνει στην Ισλανδία σήμερα . Απόδειξη αυτού στην Ανταρκτική προέρχεται από ένα στρώμα ηφαιστειακής τέφρας που εντόπισαν οι Siddoway και Horikawa στους πυρήνες, το οποίο σχηματίστηκε πριν από 3 εκατομμύρια χρόνια.
Η προ πολλού απώλεια πάγου και οι ανοδικές κινήσεις στη Δυτική Ανταρκτική προκάλεσαν επίσης μαζικές χιονοστιβάδες βράχων και κατολισθήσεις σε σπασμένα, κατεστραμμένα πετρώματα, σχηματίζοντας τοιχώματα παγετωδών κοιλάδων και παράκτιους βράχους. Οι καταρρεύσεις κάτω από τη θάλασσα εκτόπισαν τεράστιες ποσότητες ιζημάτων από την θαλάσσια υφαλοκρηπίδα. Μη συγκρατούμενες πλέον από το βάρος του πάγου των παγετώνων και του νερού των ωκεανών, τεράστιες μάζες βράχων αποσπάστηκαν και ανέβηκαν στο νερό, προκαλώντας τσουνάμι που απελευθέρωσαν περισσότερη παράκτια καταστροφή .
Η ταχεία έναρξη όλων αυτών των αλλαγών κατέστησε την αποπαγωμένη Δυτική Ανταρκτική ένα εκθέμα για αυτό που έχει ονομαστεί « καταστροφική γεωλογία ».
Η ραγδαία αύξηση της δραστηριότητας μοιάζει με ό,τι έχει συμβεί και αλλού στον πλανήτη στο παρελθόν. Για παράδειγμα, στο τέλος της τελευταίας εποχής των παγετώνων στο Βόρειο Ημισφαίριο, πριν από 15.000 έως 18.000 χρόνια, η περιοχή μεταξύ Γιούτα και Βρετανικής Κολομβίας υπέστη πλημμύρες από εκρήξεις λιμνών από το λιώσιμο των πάγων, ανάκαμψη της γης, χιονοστιβάδες βράχων και αυξημένη ηφαιστειακή δραστηριότητα . Στις παράκτιες περιοχές του Καναδά και της Αλάσκας , τέτοια φαινόμενα συνεχίζουν να συμβαίνουν μέχρι σήμερα.
Οι επιστήμονες διερευνούν τη σχέση μεταξύ του λιωσίματος των παγετώνων και των ηφαιστειακών εκρήξεων.
Δυναμική υποχώρηση του στρώματος πάγου
Η ανάλυση της ομάδας μας σχετικά με τη χημική σύνθεση των πετρωμάτων καθιστά σαφές ότι η Δυτική Ανταρκτική δεν υφίσταται απαραίτητα μια σταδιακή, μαζική μετατόπιση από την καλυμμένη με πάγο στην απαλλαγμένη από πάγο κατάσταση, αλλά μάλλον ταλαντεύεται μεταξύ εντελώς διαφορετικών καταστάσεων. Κάθε φορά που το στρώμα πάγου εξαφανιζόταν στο παρελθόν, αυτό οδηγούσε σε γεωλογικό χάος.
Η μελλοντική επίπτωση για τη Δυτική Ανταρκτική είναι ότι όταν το παγοκάλυμμα της καταρρεύσει την επόμενη φορά, τα καταστροφικά γεγονότα θα επιστρέψουν. Αυτό θα συμβαίνει επανειλημμένα, καθώς το παγοκάλυμμα υποχωρεί και προχωρά, ανοίγοντας και κλείνοντας τις συνδέσεις μεταξύ διαφορετικών περιοχών των ωκεανών του κόσμου .
Αυτό το δυναμικό μέλλον μπορεί να επιφέρει εξίσου γρήγορες αντιδράσεις στη βιόσφαιρα, όπως η άνθηση των φυκιών γύρω από τα παγόβουνα στον ωκεανό , οδηγώντας σε εισροή θαλάσσιων ειδών σε νεοαποκτηθείσες θαλάσσιες οδούς. Τεράστιες εκτάσεις γης στα νησιά της Δυτικής Ανταρκτικής θα ανοίξουν στη συνέχεια για την ανάπτυξη βρυώδους εδαφοκάλυψης και παράκτιας βλάστησης που θα κάνουν την Ανταρκτική πιο πράσινη από το τωρινό της παγωμένο λευκό .
Τα δεδομένα μας σχετικά με το παρελθόν της Θάλασσας Άμουντσεν και η προκύπτουσα πρόβλεψη δείχνουν ότι οι αλλαγές στην ξηρά στη Δυτική Ανταρκτική δεν θα είναι αργές, σταδιακές ή ανεπαίσθητες από ανθρώπινη άποψη. Αντίθετα, ό,τι συνέβη στο παρελθόν είναι πιθανό να επαναληφθεί: γεωλογικά ταχείες μετατοπίσεις που γίνονται αισθητές τοπικά ως αποκαλυπτικά γεγονότα όπως σεισμοί, εκρήξεις, κατολισθήσεις και τσουνάμι - με παγκόσμιες επιπτώσεις.
Κριστίν Σίντογουεϊ-Καθηγητής Γεωλογίας, Κολοράντο Κολλέγιο
Anna Ruth (Ruthie) Halberstadt-Επίκουρος Καθηγητής Γης και Πλανητικών Επιστημών, Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν
Keiji Horikawa-Καθηγητής Φυσικών και Περιβαλλοντικών Επιστημών, Πανεπιστήμιο Toyama
https://theconversation.com/west-antarcticas-history-of-rapid-melting-foretells-sudden-shifts-in-continents-catastrophic-geology-263895