Гигантская система подземных вод обнаружена под ледниками Антарктиды

06.05.2022 Под быстро текущим ледяным потоком в Западной Антарктиде ученые обнаружили обширный водоносный горизонт, наполненный морской водой, который, вероятно, находился там в течение тысяч лет.  Это первый раз, когда ученые обнаружили подземные воды под ледяным потоком в  Антарктиде , и это открытие может изменить наше понимание того, как холодный континент реагирует на  изменение климата  и какие загадочные организмы скрываются под его многочисленными шельфовыми ледниками. Обнаруженную систему подземных вод можно представить как гигантскую губку, состоящую из пористых отложений и насыщенную водой, говорит Хлоя Д. Густафсон, ведущий автор нового исследования погребенного водоносного горизонта, ранее работавшая геофизиком в Колумбийском университете Земли Ламонта-Доэрти. Обсерватория и сейчас базируется в Океанографическом институте Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Губка, которую мы наблюдаем, имеет толщину от полукилометра до двух километров [от 0,3 до 1,2 мили], поэтому она довольно глубокая», — сказала она Live Science. Густафсон и ее коллеги описали значительный  водоносный горизонт  в отчете, опубликованном в журнале  Science . Водоносный горизонт находится под тем же ледяным потоком, что и подледниковое озеро Уилланс, которое находится на меньшей глубине, около 2625 футов (800 метров) подо льдом. «Для меня самый удивительный результат — это огромный объем воды, удерживаемой внутри водоносного горизонта», — сказал Винни Чу, геофизик ледников из Школы наук о Земле и атмосфере Технологического института Джорджии, который не участвовал в исследовании. Авторы подсчитали, что огромный водоносный горизонт вмещает более чем в 10 раз больше воды, чем в более мелководной системе озер и рек, расположенных у основания шельфового ледника. Эта мелководная система включает в себя озеро Уилланс, площадь которого составляет 20 квадратных миль (60 квадратных километров), а глубина составляет около 7 футов (2,1 м). Ученые давно предполагают, что огромные водоносные горизонты могут быть скрыты под антарктическим льдом, отчасти потому, что ледяные потоки и ледники континента скользят по слою проницаемых отложений, через которые вода должна проникнуть, сказал Чу. Однако до сих пор технологические ограничения не позволяли исследователям собирать прямые доказательства существования таких глубоких гидрологических систем, то есть систем, состоящих из воды, пояснила она. Вместо этого исследования были сосредоточены на относительно мелких озерах и реках, расположенных у подножия ледников и шельфовых ледников или рядом с ними. Чтобы заглянуть за пределы этих неглубоких систем в скрытые глубины внизу, Густафсон и ее коллеги использовали технику, называемую «магнитотеллурическая визуализация». Они провели измерения в ледяном потоке Уилланс в Западной Антарктиде, движущемся ледяном поясе толщиной около 0,5 мили (0,8 км), который движется со скоростью около 6 футов (1,8 метра) в день в своих потоках к близлежащему шельфовому леднику Росса. Магнитотеллурическая визуализация основана на  электромагнитных  полях, создаваемых солнечным ветром, взаимодействующим с  ионосферой Земли  — плотным слоем молекул и электрически заряженных частиц в верхних слоях атмосферы. Когда солнечные ветры ударяют в ионосферу, они возбуждают частицы внутри и генерируют движущиеся электромагнитные поля, которые проникают через поверхность Земли. Затем эти движущиеся поля индуцируют вторичные поля во льду, снегу и отложениях, и именно эти вторичные поля измеряют магнитотеллурические приборы. Команда зарыла эти инструменты в неглубокие ямы в снегу и собрала данные примерно из четырех десятков различных мест на ледяном потоке. «Эти вторичные поля действительно тесно связаны с геологией и гидрологией, в частности», что означает, что лед сильно отличается от отложений, соленая вода отличается от пресной и так далее, сказал Густафсон. «Это похоже на магнитно-резонансную томографию Земли, и наш сигнал просто исходит от Солнца, взаимодействующего с магнитным полем Земли», — сказала она.  Другие группы ученых уже использовали этот мега-МРТ в Антарктиде для изучения земной коры и верхней мантии; эти исследования начались еще в 1990-х годах, согласно обзору 2019 года в журнале  Surveys in Geophysics . Вместо этого команда Густафсона провела измерения с меньшей глубины, простирающейся от основания ручья примерно до 3 миль (5 км) вниз. Там они обнаружили толстую осадочную губку с невероятно соленой морской водой на самых глубоких глубинах и пресной водой вблизи самой мелководной части, где губка приближалась к ледяному потоку.  Этот градиент предполагает, что неглубокие подледниковые системы связаны с глубоко залегающим водоносным горизонтом, и что оба они, вероятно, влияют на поток льда наверху, сказал Густафсон. «В настоящее время неясно, может ли водоносный горизонт время от времени обмениваться водой с подледниковой гидрологией или это односторонняя передача», когда вода из ледяного потока стекает вниз, а затем остается в водоносном горизонте в течение некоторого времени. время, сказал Чу.  В зависимости от сценария водоносный горизонт может смазывать ледяной поток, периодически нагнетая воду в подледниковую систему, или может удалять воду из системы; Обе эти динамики повлияют на поток ледяного потока наверху, добавил Чу. По словам Густафсона, обмен водой между глубоководной системой и мелководной системой также может повлиять на то, какие типы микробной жизни растут под ледяным потоком и как эти микроорганизмы выживают. Это связано с тем, что поток жидкой воды через водоносный горизонт и взаимосвязанные озера и реки наверху стимулирует поток питательных веществ через экосистему. Кроме того, градиент соленой воды в пресную определяет, какие виды  микробов  могут выжить в каждой среде. Что касается самой соленой воды в недрах водоносного горизонта, авторы предположили, что вода, вероятно, поступала из океана в систему подземных вод около 5000–7000 лет назад, в теплый период эпохи среднего голоцена  ,  когда ледяной щит Западной Антарктиды был в отступлении. Затем, «по мере того, как ледяной щит снова наступал, наличие толстого льда отрезало доступ океана к дну, а остатки морской воды были запечатаны как грунтовые воды под ледяным потоком Уилланса», — написал Чу в  комментарии к исследованию. Водоносный горизонт под ледяным потоком Уилланс был обнаружен первым, но исследовательская группа подозревает, что такие гидрологические системы лежат под всеми ледяными потоками Антарктиды и только и ждут, чтобы их обнаружили. Эти системы подземных вод, вероятно, «простираются на сотни километров вглубь ледяного щита», — сказал Густафсон. Следующим шагом будет сбор доказательств наличия таких систем в других местах континента и сравнение того, что они обнаружили в Уиллансе, с другими регионами.  В частности, чем водоносный горизонт под быстро истончающимся ледником Туэйтса, также известным как « Ледник судного дня », может отличаться от водоносного горизонта под Уиллансом, и как эти глубокие системы влияют на течение и таяние льда выше? Существующие модели течения льда не учитывают такие водоносные горизонты, так что это будет интересной областью исследований в будущем, сказал Густафсон.  «Нам еще так много нужно узнать о взаимосвязи между гидрологией подземных вод и остальной гидрологией ледникового щита, прежде чем мы сможем сказать что-то конкретное о том, как гидрология подземных вод может повлиять на последствия изменения климата в Антарктиде», — сказал Чу. Фото: livescience.com     Источник     The post Гигантская система подземных вод обнаружена под ледниками Антарктиды appeared first on Поиск - новости науки и техники.