Secondo un nuovo studio condotto dai ricercatori dell’Università della California, a Santa Cruz negli Stati Uniti, hanno scoperto che la quantità di calore che fluisce nelle profondità, verso la base della calotta antartica occidentale, da fonti geotermiche, è sorprendentemente alto.
I risultati dello studio, pubblicato il 10 luglio sulla rivista online Science Advances, forniscono dati importanti per i ricercatori che cercano di prevedere il destino della calotta di ghiaccio, che ha conosciuto una rapida fusione negli ultimi dieci anni.
Lo studio si basa sui dati raccolti da un grande progetto di perforazione in Antartide, finanziato dal National Science Foundation per i programmi Polari, chiamato WISSARD, per il quale UC Santa Cruz è uno dei tre istituti centrali, gli altri sono Montana State University e Northern Illinois University. La divisione gestisce il Programma Antartico degli Stati Uniti, attraverso la quale coordina tutti gli Stati Uniti nella ricerca scientifica del continente meridionale.
Scott Borg, che dirige la sezione della divisione scienza antartica, ha osservato che il progetto WISSARD multidisciplinare ha prodotto una serie di importanti risultati dalla ricerca negli ultimi anni, che stanno contribuendo a promuovere la comprensione scientifica nei settori più disparati, dalla biologia alla geoscienza. “I risultati di WISSARD, compresa quest’ultima scoperta sul calore geotermico”, ha detto, “ci stanno aiutando a raccogliere una più profonda comprensione della natura negli ecosistemi estremi in Antartide, e, forse altrove, gli ecosistemi simili nel sistema solare, così aiutando a comprendere alcuni dei molti processi dinamici che regolano il comportamento delle enormi lastre di ghiaccio in Antartide.”
La mappa mostra la località dell’Antartide occidentale e SLW, dove sono stati raccolti dati e campioni descritti in questo studio. (A) la mappa dell’Antartico mostra le regioni geografiche e la posizione della zona del campo sotto la confluenza dei flussi di ghiaccio Whillans e Mercer. Il ghiaccio a terra è visualizzato in grigio, e le piattaforme di ghiaccio vengono mostrate in tan. (B) Panoramica della pianura di ghiaccio Whillans che mostra la morfologia superficiale e la posizione della linea di messa a terra WAIS (39), i limiti laterali dei flussi di ghiaccio (linee gialle) (30), ed i contorni di laghi subglaciali (16, 40), identificati come segue: SLC, Subglacial Lago Conway; SLM, Subglacial Lago Mercer; SLW, Subglacial lago Whillans; SLE, Subglacial Lago Engelhardt; L7, Lago 7; L8, Lago 8; L10, Lago 10; e L12, Lago 12 credit Image: Andrew Fisher et al.
Il team di ricerca ha utilizzato una speciale sonda termica, progettata e costruita alla UC di Santa Cruz, per misurare le temperature nei sedimenti sotto il lago Subglaciale Whillans, che si trova al di sotto di mezzo miglio di ghiaccio. Dopo un noioso attraversamento della lastra di ghiaccio, perforato con uno speciale trapano ad acqua calda, i ricercatori hanno abbassato la sonda attraverso il foro fino a raggiungere i sedimenti sotto il lago subglaciale.
La sonda ha misurato temperature diverse in profondità nei sedimenti, rivelando un tasso di variazione nella temperatura con profondità di circa cinque volte superiore a quella tipicamente presente nei continenti. I risultati indicano un relativo rapido flusso di calore verso la parte inferiore dello strato di ghiaccio. Il flusso alto di calore sotto la calotta antartica occidentale può anche aiutare a spiegare la presenza di laghi sottostanti e perché le parti della calotta di ghiaccio scorrono rapidamente flussi di ghiaccio. L’acqua alla base dei flussi di ghiaccio è pensato per fornire la lubrificazione che accelera il loro moto, trasportare grandi volumi di ghiaccio fuori sulle piattaforme di ghiaccio galleggianti ai bordi dello strato di ghiaccio. Fisher ha osservato che la misurazione geotermica era da una sola posizione, e il flusso di calore può variare da luogo a luogo sotto lo strato di ghiaccio.
Il confronto del flusso di calore geotermico misurato e modellato. (A) Mappa di flusso di calore geotermico di un modello basato su dati geomagnetici spaziali (12). (B) Mappa del flusso di calore geotermico di un modello basato su dati globali del modello sismico (11). (C) compilazione di valori geotermici regionali con flusso di calore e stime, sovrapposta alla mappa della stessa area mostrata in (A) e (B), utilizzando la stessa scala di colore. I simboli etichettati/aree sono per questo studio (SLW), WAIS divisi [WAIS-D (14)], i siti ANDRILL 1 e 2 [E-1 e E-2 (10, 41)], Siple Dome [SIP (42)], Hut Point Peninsula [HP (43)], e Thwaites Glacier [THW (15)]. Ulteriori valori sono stati tabulati da Morin et al. (10). E stato dimostrato che la linea di terra (spessa linea nera), che le aree con quota inferiore di 500 metri sotto il livello medio del mare (grigio), i laghi subglaciali (punti blu scuro e contorni), e corsi d’acqua di ghiaccio (velocità superficiale> 50 m/anno, aree blu chiaro). (D) appezzamento Croce di osservare/calcolare i contro valori del flusso di calore geotermico modellato, con le etichette corrispondenti ai medesimi valori mostrati in (C). Le barre orizzontali mostrano i risultati dei calcoli geofisici (11, 12) per località equivalenti (valori rispettivamente inferiori e superiori). Le barre verticali mostrano le incertezze associate con ogni misura o la stima modellata. L’inserto grafico mostra la compilazione globale dei valori continentali del flusso di calore (22), esclusi i 25 valori <0 (gradienti invertiti) e 160 valori> 400 mW/m2. Immagine di credito: Andrew Fisher et al.
“Questa è la prima misura sul flusso di calore geotermico realizzato sotto la calotta antartica occidentale, quindi non sappiamo come sono localizzate queste condizioni geotermiche calde e come potrebbero essere. Questa è una regione dove c’è attività vulcanica, quindi questa misura può essere dovuta ad una fonte di calore nella crosta”, ha detto Fisher.
Questo riscaldamento geotermico contribuisce alla fusione del ghiaccio basale, che fornisce acqua a una rete di laghi subglaciali e zone umide che gli scienziati hanno scoperto alla base di una grande regione della calotta di ghiaccio. In uno studio separato, pubblicato l’anno scorso su Nature, il team WISSARD ha segnalato un abbondante e variegato ecosistema microbico nello stesso lago. Condizioni geotermiche calde possono contribuire a rendere gli habitat subglaciali più favorevoli alla vita microbica, e potrebbe anche guidare il flusso del fluido che trasporta il calore, carbonio, e sostanze nutritive per queste comunità.
Secondo il co-autore Slawek Tulaczyk, un professore di scienze planetarie e geologo all’Università di Santa Cruz e uno dei responsabili del progetto WISSARD, il flusso di calore geotermico è un valore importante per i modelli al computer che gli scienziati stanno utilizzando per capire perché e quanto velocemente la calotta polare occidentale antartica si stia restringendo.
“E’ importante che riusciamo ad ottenere questo numero esatto se abbiamo intenzione di fare previsioni accurate di come la calotta antartica occidentale si comporterà in futuro, quanto si sta sciogliendo, quanto velocemente i flussi di ghiaccio fluiscono, e quale potrebbe essere l’impatto sull’innalzamento del livello del mare”, ha detto Tulaczyk. “Ho aspettato molti anni per vedere un valore misurato direttamente del flusso geotermico da sotto questo strato di ghiaccio.”
Enormi strati di ghiaccio dell’Antartide sono alimentati dalla neve che cade all’interno del continente. Il ghiaccio scorre gradualmente verso i bordi. La calotta antartica occidentale è considerata meno stabile rispetto alla più grande calotta glaciale antartica orientale, perché gran parte di essa poggia su un terreno che si trova sotto il livello del mare, e le piattaforme di ghiaccio presso i suoi bordi esterni sono galleggianti sul mare. Recenti studi da parte di altri gruppi di ricerca hanno scoperto che le piattaforme di ghiaccio si stanno sciogliendo a causa delle correnti oceaniche calde che circolano sotto il ghiaccio, e la velocità con cui il ghiaccio si sta riducendo sta accelerando. Queste scoperte hanno accresciuto le preoccupazioni circa la stabilità complessiva della calotta antartica occidentale.
Il flusso di calore geotermico misurato nel nuovo studio è stato di circa 285 milliwatt per metro quadrato, che è come il calore dato da un piccolo LED dell’albero di Natale di luce per metro quadrato, ha detto Fisher. I ricercatori hanno anche misurato il flusso di calore verso l’alto attraverso la coltre di ghiaccio (circa 105 milliwatt per metro quadrato) con uno strumento sviluppato dal coautore Scott Tyler presso l’Università del Nevada, Reno. Tale strumento è stato lasciato in WISSARD come refroze, e le misure, sulla base di dispersione della luce laser in un cavo in fibra ottica, sono stati presi un anno dopo.
Oltre a Fisher, Tulaczyk e Tyler, coautori della carta, includono Ken Mankoff, che ha guadagnato il suo dottorato all’Università di Santa Cruz e ora è un ricercatore associato presso la Pennsylvania State University, e il studente laureato alla UC Santa Cruz Neil Foley.
Reference:
“High geothermal heat flux measured below the West Antarctic Ice Sheet” – Andrew T. Fisher, Kenneth D. Mankoff, Slawek M. Tulaczyk, Scott W. Tyler, Neil Foley, and the WISSARD Science Team – Science Advances July 10, 2015: Vol. 1, no. 6, e1500093 – DOI: 10.1126/sciadv.1500093 – Open access.
Fonte: NSF
Enzo
Attività Solare
