Tajemnicze struktury pod lodem Antarktydy. Naukowcy głowią się nad ich pochodzeniem

Tego glacjolodzy się nie spodziewali. Setki metrów pod powierzchnią antarktycznego lądolodu kryje się wzór, którego nie sposób łatwo wytłumaczyć zwykłą deformacją lodu ani warstwami sezonowego śniegu. Radar śnieżno-lodowy zamontowany na samolotach i sańch ciągniętych przez ratraki zarejestrował równoległe grzbiety i rowy, z których każdy element mierzy średnio 400 metrów długości. Formacje ciągną się na wiele kilometrów, zachowując stałą orientację i zaskakującą regularność. To odkrycie stawia przed badaczami pytanie, na które odpowiedź może zając lata intensywnych analiz.

Pod grubą na setki metrów pokrywą lodową Antarktydy naukowcy zarejestrowali długie, regularne struktury, które zaskoczyły nawet doświadczonych glacjologów.

Wstępne analizy sugerują, że każda z tych formacji ma około 400 metrów długości i układa się w powtarzalny wzór. Badacze próbują ustalić, czy to efekt procesów geologicznych, nietypowego przepływu lodu, czy może ślad dawnego krajobrazu, który lód zakonserwował jak kapsuła czasu.

Co dokładnie zauważyli badacze pod antarktycznym lodem

Struktury wychwyciły radary penetrujące lód, zamontowane pod samolotami i na specjalnych saniach ciągniętych przez ratraki. Na ekranach pojawił się powtarzalny, rytmiczny wzór: równoległe „grzbiety” i „rowy” ciągnące się nawet na wiele kilometrów, z pojedynczymi elementami sięgającymi średnio 400 metrów długości.

Formacje mają regularny kształt, stałą orientację i pojawiają się na podobnej głębokości, co sugeruje, że nie są zwykłym zbiegiem okoliczności w strukturze lodu.

Najciekawsze jest to, że wzór nie przypomina typowych warstw sezonowego śniegu ani typowych deformacji lodu związanych z jego powolnym przemieszczaniem. Dla zespołów badawczych oznacza to jedno: trzeba przygotować się na długie lata analiz i interpretacji danych.

Jak działa radar „prześwietlający” lód

Badacze wykorzystali tzw. radar śnieżno-lodowy, który wysyła impulsy elektromagnetyczne w głąb pokrywy. Fale częściowo odbijają się od granic między różnymi warstwami śniegu, lodu i skał, a część przechodzi głębiej. Czuła aparatura rejestruje czas powrotu sygnału i jego intensywność. Na tej podstawie tworzy się przekrój lodu w formie obrazu.

• Im większa różnica gęstości między warstwami, tym mocniejszy odblask na radarze.
• Odbicia układają się w linie, łuki, plamy – doświadczony glacjolog odczytuje je jak lekarz zdjęcia RTG.
• Nietypowo regularne formy, takie jak wspomniane struktury 400-metrowe, natychmiast przyciągają uwagę zespołów analizujących dane.

W tym przypadku sygnały układają się w zaskakująco uporządkowaną mozaikę. To zmusza badaczy do sięgnięcia po modele komputerowe, dane sejsmiczne i informacje o budowie geologicznej podłoża skalnego, które spoczywa pod lodem.

Co to może być? Główne hipotezy badaczy

Ślad dawnego krajobrazu sprzed zlodowacenia

Jedna z najbardziej prawdopodobnych koncepcji zakłada, że struktury odzwierciedlają ukształtowanie terenu sprzed tysięcy, a może milionów lat. Lód nie jest „gładkim dywanem” – dopasowuje się do podłoża, wypełnia doliny, otula wzgórza, a z czasem może rejestrować ich kształt w wewnętrznych warstwach.

Jeśli hipoteza dawnego krajobrazu się potwierdzi, będziemy mieli w ręku unikalny zapis tego, jak wyglądała Antarktyda, zanim przykryła ją obecna pokrywa lodowa.

W takim scenariuszu 400-metrowe formacje mogłyby być np. grzbietami skalnymi, dawnymi wałami morenowymi albo systemem koryt rzecznych, które z czasem „przełożyły się” na wzór w lodzie.

Formacje u podstawy lodowca związane z przepływem lodu

Druga hipoteza wiąże regularny wzór z ruchem lodu nad miękkim, osadowym podłożem. Tam, gdzie lód ślizga się szybciej, może żłobić podłoże lub formować charakterystyczne „grzbiety” z osadów. Z czasem takie struktury mogą utrwalać się jako powtarzalne, długie formacje.

Naukowcy zwracają uwagę na podobieństwo do zjawisk obserwowanych pod mniejszymi lodowcami w Skandynawii czy w Kanadzie, gdzie zaobserwowano:

Anomalie termiczne i woda pod lodem

Trzecia grupa hipotez wiąże struktury z obecnością wody pod pokrywą lodową. Antarktyda kryje pod lodem setki jezior i sieć kanałów wodnych. Ciepło geotermalne, tarcie lodu o podłoże i ciśnienie sprawiają, że miejscami lód topnieje od spodu, a potem znów zamarza. To powoduje powstawanie złożonych wzorów w jego wnętrzu.

Jeśli w danym rejonie przepływa woda wzdłuż jednego kierunku, może tworzyć pasma topnienia i zamarzania przypominające długie „bloki” o podobnej długości. Radar może takie pasma odczytać jako regularne struktury.

Dlaczego to znalezisko interesuje klimatologów

Choć na pierwszy rzut oka chodzi o dość wąski, geofizyczny temat, skutki poznania natury tych formacji sięgają dużo dalej. Budowa antarktycznej pokrywy lodowej wpływa na to, jak szybko lód reaguje na ocieplenie atmosfery i oceanu.

Jeśli struktury zmieniają sposób, w jaki lód ślizga się po podłożu, mogą przyspieszać lub spowalniać spływ lodu w kierunku morza, a w konsekwencji wpływać na tempo wzrostu poziomu oceanów.

Klimatolodzy potrzebują dokładnych map podłoża i wewnętrznej struktury lodu, by lepiej kalibrować modele komputerowe. Każda anomalia, której nie da się łatwo wyjaśnić, pokazuje, że w układankach modelarzy brakuje jeszcze kilku ważnych puzzli.

Jak naukowcy planują zweryfikować swoje domysły

Samo badanie radarowe nie wystarczy. Aby połączyć teorię z twardymi danymi, naukowcy planują kilka kroków:

• przeprowadzenie dodatkowych przelotów nad tym samym obszarem z innymi częstotliwościami radarów,
• porównanie danych z pomiarami grawimetrycznymi i sejsmicznymi, aby lepiej rozpoznać budowę skał pod lodem,
• wykonanie wierceń w wybranych punktach – jeśli pozwolą na to warunki logistyczne i finansowe,
• zbudowanie numerycznych modeli przepływu lodu w tym rejonie i sprawdzenie, czy takie wzory mogą powstać „same z siebie” w symulacjach.

Najtrudniejsze będzie fizyczne dotarcie do miejsca, gdzie zarejestrowano struktury. W wielu rejonach Antarktydy grubość lodu przekracza 2–3 kilometry. Samo przygotowanie wyprawy w takie miejsce wymaga kilku sezonów planowania i olbrzymich nakładów finansowych.

Czego mogą nas nauczyć takie badania

Choć brzmi to bardzo specjalistycznie, prace nad strukturami w antarktycznym lodzie przynoszą praktyczne efekty także poza polarnymi laboratoriami. Techniki radarowe i metody obróbki danych wykorzystuje się dziś również w badaniach lodowców alpejskich, w analizie pokrywy śnieżnej w górach czy przy ocenie zagrożenia lawinowego.

Dokładniejsze poznanie zachowania lodu pomaga także inżynierom planującym infrastrukturę w regionach subarktycznych, gdzie droga, rurociąg czy linia energetyczna muszą przebiegać po zmarzlinie i lodzie, który stale się przemieszcza.

Z perspektywy przeciętnego odbiorcy takie odkrycia przypominają, że antarktyczny lód nie jest jednorodnym blokiem, lecz niezwykle złożoną strukturą, reagującą na temperaturę, ciśnienie i ruch niczym powolny, gęsty płyn. Każda nowa anomalia zmusza badaczy do aktualizacji wiedzy o tym, jak szybko lądolód może się zmieniać i jak duży wpływ ma to na wybrzeża zamieszkane przez setki milionów ludzi.

Warto też pamiętać, że Antarktyda pełni rolę ogromnego archiwum klimatycznego. W lodzie zapisują się pyły z wulkanów, pęcherzyki dawnego powietrza i zmiany opadów. Jeśli tajemnicze 400-metrowe struktury są związane z dawnymi etapami rozwoju lądolodu, mogą pomóc lepiej zrozumieć, jak kontynent reagował na wcześniejsze okresy ociepleń i ochłodzeń. A to przybliża nas do odpowiedzi na pytanie, co może nas czekać w kolejnych dekadach.