Что скрывается подо льдами Антарктики

Антарктический ледяной щит скрывает под собой удивительный мир гор, долин и подлёдных рек, которые могут определить будущее уровня мирового океана. Об этом заявляют ученые, которые на протяжении 20 лет составляли подробный ландшафт, находящийся под ледяным покровом Антарктики. Новые изыскания показывают, что с таянием льда скрытые потоки воды только усиливаются, ускоряя разрушение ледников и угрожая радикальными изменениями уже к 2100 году. «За рубежом» публикует перевод статьи Дугласа Фокса для журнала National Geographic, в которой журналист подробно объясняет, как и почему это происходит.

Массивный ледяной щит Антарктиды на первый взгляд кажется совершенно плоским. Хотя в центре его толща поднимается на 4 километра над уровнем моря, плавные, едва заметные склоны этого ледяного купола невидимы для человеческого глаза.



Но под этим слоем льда толщиной в полтора километра находится нечто удивительное: ландшафт с крутыми горами и долинами, по которым протекают извилистые реки. И именно эти реки могут сыграть решающую роль в том, как ледяной покров отреагирует на беспрецедентное глобальное потепление.



«Изменения будут радикальными», — говорит Кристин Доу, специалист по ледниковой гидрологии из Университета Ватерлоо в Канаде, чья команда проводила новые исследования антарктического щита.

Стремительно меняющиеся реки могут привести к тому, что ледники будут таять и гораздо быстрее сползать в океан. «Мы недооцениваем, насколько быстро всё будет меняться и насколько сильно сократится площадь ледников в ближайшие 80 лет», — добавляет она.

На протяжении 20 лет ученые создавали детальную карту настоящей Антарктиды — таинственного континента, веками скрывавшегося под километровыми толщами льда. Результаты уникального исследования были опубликованы 20 марта в журнале Nature Communications.

НЕИЗВЕДАННЫЙ МИР ПОД ЛЕДЯНЫМ ЩИТОМ

Ни один человек никогда не видел этих скрытых подо льдом гор и долин. Однако за последние десятилетия, чтобы заглянуть в недра Антарктиды, самолёты пролетели по сотням маршрутов над ней, используя радары, проникающие сквозь ледяной покров, а также точные приборы для измерения гравитации и магнитных полей.

Эти исследования раскрыли спрятанные от глаз горные хребты высотой в полтора километра, широкие долины и глубокие каньоны. Радар также зафиксировал несколько сотен подлёдных озёр с плоской, ярко отражающей сигналы поверхностью. Эти озёра питаются водой, которая медленно образуется в результате таяния ледяного покрова — всего на несколько миллиметров в год. Этот процесс вызван геотермальным теплом, поднимающимся из глубин Земли, и трением льда, скользящего по суше.



«Вода действительно может течь вверх по склону, — говорит она, — из мест, где лёд сверху толстый и давление высокое, в места, где лёд тоньше и давление ниже. В некоторых случаях вода может течь на десятки метров вверх по крутым склонам подледниковых гор».

Эти узкие подлёдные реки трудно обнаружить с помощью радара, поэтому команда Доу потратила 11 лет на детальное их картографирование. Исследователи объединили карты подлёдного рельефа с точными данными о толщине ледяного покрова, чтобы спрогнозировать, как вода будет двигаться под воздействием гравитации и давления.

Они выяснили, что под большинством самых быстро движущихся ледников Антарктиды скрываются обширные потоки воды, которые смазывают лёд, облегчая его скольжение по суше. Особенно это заметно под самыми нестабильными ледниками континента — Туэйтс и Пайн-Айленд, которые тают и сбрасывают лёд в океан рекордными темпами. В их основании находятся вулканы и рифтовые долины, выделяющие большое количество геотермального тепла. Это тепло приводит к активному таянию, создавая дополнительные потоки воды, которые ещё больше ускоряют движение ледников.

ТАИНСТВЕННЫЕ ПЯТНА ПОДО ЛЬДОМ

Новые знания о скрытых реках Антарктиды помогли учёным разгадать одну из давних загадок.

Большая часть береговой линии континента окружена массивными ледяными шельфами — плавучими плитами толщиной в сотни метров, которые удерживают прибрежные ледники, замедляя их сползание в океан. Учёные давно знали, что эти ледяные шельфы постепенно тают снизу, поскольку их нижняя поверхность контактирует с морской водой, температура которой всего на пару градусов выше нуля. Однако спутниковые наблюдения регулярно фиксировали нечто необычное.

На многих ледяных шельфах были обнаружены «горячие точки» — области размером в пару километров или больше, где лёд тает в несколько раз быстрее, чем это можно было бы объяснить температурой морской воды. В некоторых случаях толщина ледяного покрова в этих зонах уменьшается на 30–90 метров в год.

В 2020 году большая группа исследователей, в которую входила Доу, представила объяснение.



«Вода вырывается из-подо льда, как из садового шланга под высоким давлением», — говорит Доу.

Когда эта быстро движущаяся пресная вода сталкивается с плотной солёной морской водой, она поднимается вверх, создавая перевёрнутый водопад. Этот бурлящий, вздымающийся поток речной воды поднимает слой тёплой, плотной солёной воды, которая обычно находится у морского дна, и прижимает его к ледяному дну, значительно ускоряя его таяние.

СКРЫТЫЕ РЕКИ НАЧИНАЮТ РЕВЕТЬ

«Чтобы объяснить наблюдаемые темпы таяния, необходимо учитывать влияние этого [подлёдного] стока», — говорит Джеймин Гринбаум, гляциолог-геофизик из Института океанографии Скриппса в Сан-Диего, который уже 15 лет занимается картографированием скрытого подо льдом ландшафта Антарктиды.

Однако, по его словам, современные компьютерные модели, используемые для прогнозирования потери льда и повышения уровня моря, не учитывают эти эффекты.

В 2024 году Гринбаум, Доу и её тогдашняя аспирантка Шивани Эренфройхт выяснили, что подлёдные реки могут сильно повлиять на ледник Тоттен в Восточной Антарктиде. Он сам по себе содержит достаточно льда, чтобы повысить уровень моря на 3,6 метра. Учёные обнаружили, что к 2100 году из-за воздействия скрытых рек Тоттен потеряет на 20 % больше льда, чем рассчитывают стандартные модели.

«Мы были немного удивлены», — признаётся Тайлер Пелле, научный сотрудник, занимавшийся моделированием в лаборатории Гринбаума.



В своём новом исследовании Доу, Хейден и Пелле пошли ещё дальше: они смоделировали, как подлёдные реки будут изменяться по мере истончения и отступления ледника Тоттен. Результаты их работы, представленные в недавно опубликованной статье, оказались тревожными.

Согласно прогнозам, к 2100 году объём воды, вытекающей из-под ледника Тоттен, увеличится почти в пять раз, достигнув 161,4 кубических метра в секунду — это примерно четверть от нынешнего расхода реки Колорадо. Более того, скорость потока этой воды, попадающей в океан, также может вырасти, потенциально достигнув почти метра в секунду, что сопоставимо с быстрыми реками западных регионов США.

«Важно не только количество воды, но и скорость её выброса», — отмечает Доу. Это усилит турбулентность, когда тёплая солёная океанская вода начнёт активнее взаимодействовать с ледяным покровом, ускоряя его таяние.

Подсчёты Хейден, Доу и Пелле показывают, что скорость истончения ледяного шельфа в некоторых его частях может увеличиться на 20–50 процентов.

«Такое локальное ускорение таяния может сыграть решающую роль», — говорит Карен Элли, гляциолог из Университета Манитобы, не участвовавшая в исследовании. Она предупреждает, что тающие участки могут стать слабыми местами ледникового шельфа: «Если он потеряет устойчивость в этих местах, то может разрушиться гораздо раньше, чем мы предполагали».


«Мы, вероятно, сильно недооцениваем объёмы воды подо льдом», — говорит он. И пока наука не догонит реальность, «наши прогнозы повышения уровня моря будут оставаться слишком оптимистичными».

---

Перевод Марии Седневой
Иллюстрация: «За рубежом», Midjourney