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Riscaldamento geotermico alla base della calotta di ghiaccio dell'Antartide occidentale. NUOVO STUDIO

Secondo un nuovo studio condotto dai ricercatori dell'Università della California (Stati Uniti), Sanza Cruz si è scoperto che la quantità di calore che fluisce verso la base della calotta di ghiaccio dell'Antartide occidentale da fonti geotermiche in profondità all'interno della Terra è sorprendentemente alta.

I risultati, pubblicati 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. L'autore principale Andrew Fisher, professore di Terra e Scienze Planetarie presso UC Santa Cruz, ha sottolineato che il riscaldamento geotermico riportato in questo studio non spiega la perdita allarmante di ghiaccio Antartide occidentale che è stato documentato da altri ricercatori.
"Il foglio di ghiaccio si è sviluppato e si è evoluto con il flusso di calore geotermico proveniente dal basso. Fa parte del sistema ma questo potrebbe contribuire a spiegare perché lo strato di ghiaccio è così instabile", ha detto.
Lo studio si basa sui dati raccolti da un grande progetto di perforazione in Antartide, finanziato da un premio del National Science Foundation's Division of Polar Programs, chiamato WISSARD ((Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling), per il quale UC Santa Cruz è uno dei tre istituti centrali.
Scott Borg, che dirige la sezione Division's Antarctic, ha osservato che il progetto multidisciplinare WISSARD ha prodotto una serie di importanti risultati della ricerca negli ultimi anni che stanno contribuendo a promuovere la comprensione scientifica in settori disparati, dalla biologia alle geoscienze.
"I risultati WISSARD, compresa questa ultima scoperta ", ha detto, "ci stanno aiutando a raccogliere una più profonda comprensione della natura degli ecosistemi estremi in Antartide, e, forse, gli ecosistemi simili altrove nel sistema solare, in modo da comprendere alcuni dei molti processi dinamici che regolano il comportamento delle enormi lastre di ghiaccio dell'Antartide. "

Mappe mostrano la località dell'Antartide occidentale e SLW, dove sono stati raccolti i dati e campioni descritti in questo studio. (A) map Antartico mostra regioni geografiche e la posizione di zona di campo sotto la confluenza dei flussi di ghiaccio di Whillans e Mercer. Ghiaccio a terra è visualizzata in grigio e le piattaforme di ghiaccio sono mostrati in tan. (B) Panoramica della pianura di ghiaccio Whillans mostra la morfologia superficiale e la posizione della linea di messa a terra WAIS (39), i limiti laterali di 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 di credito 12. Image: Andrew Fisher et al.

Il team di ricerca ha utilizzato un speciale sonda termica, progettata e costruita alla UC di Santa Cruz, per misurare le temperature nei sedimenti sotto il Subglaciale Lago Whillans, che si trova sotto mezzo miglio di ghiaccio. Dopo avere perforato il foglio di ghiaccio con uno speciale trapano  i ricercatori hanno abbassato la sonda attraverso il foro fino al suo seppellimento nei sedimenti sotto il lago subglaciale. La sonda in profondità ha rilevato diverse temperature in profondità e un tasso di variazione della temperatura circa cinque volte superiore a quella tipicamente presente nei continenti. I risultati indicano un rapido flusso di calore verso la parte inferiore dello strato di ghiaccio. Flusso di alto calore sotto la calotta antartica occidentale  potrebbe anche aiutare a spiegare la presenza di laghi sottostanti e perché le parti della calotta di ghiaccio scorrono rapidamente in flussi di ghiaccio. Si pensa che l'acqua alla base dei flussi di ghiaccio possa fornire la lubrificazione che accelera il loro moto, trasportando grandi volumi di ghiaccio fuori, sulle piattaforme di ghiaccio galleggianti ai bordi dello strato di ghiaccio. Fisher ha osservato che la misurazione geotermica fatta in una sola posizione e il flusso di calore può variare da luogo a luogo sotto lo strato di ghiaccio.

Confronto di flusso di calore geotermico misurato e modellato. (A) Mappa di flusso di calore geotermica da un modello basato su dati geomagnetici spaziali (12). (B) Mappa flusso di calore geotermico da un modello basato su dati globali modello sismici (11). (C) compilazione di geotermici regionale valori flusso di calore e stime, sovrapposta alla mappa della stessa area mostrato in (A) e (B), utilizzando la stessa scala di colore. Simboli etichettati / aree sono per questo studio (SLW), WAIS divide [WAIS-D (14)], i siti ANDRILL 1 e 2 [E-1 e E-2 (10, 41)], Siple Dome [SIP (42) ], Capanna Penisola Point [HP (43)], e Thwaites Glacier [THW (15)]. Ulteriori valori sono stati tabulati da Morin et al. (10). Anche mostrato sono la linea di terra (spessa linea nera), 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, pallido aree blu). (D) appezzamento Croce di osservare / calcolato contro valori di flusso di calore geotermiche modellate, con le etichette corrispondenti ai medesimi valori mostrati in (C). Barre orizzontali mostrano i risultati dei calcoli geofisici (11, 12) per località equivalenti (valori inferiori e superiori, rispettivamente). Le barre verticali mostrano le incertezze associate con ogni misura o la stima modellato. Inserto grafico mostra la compilazione globale dei valori continentali flusso di calore (22), escluse le 25 valori <0 (gradienti invertiti) e 160 valori> 400 mW / m2. Immagine di credito: Andrew Fisher et al.

Questa è la prima misura del flusso di calore geotermico realizzata sotto la calotta antartica occidentale. "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 di microbiologia 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 della Terra all'Università di Santa Cruz e uno dei responsabili del progetto WISSARD, il flusso di calore geotermico è un valore importante per i modelli di computer che scienziati stanno usando per capire perché e quanto velocemente la calotta polare antartica si sta restringendo.
"E' importante che riusciamo ad ottenere questo numero giusto se abbiamo intenzione di fare previsioni accurate di come la calotta antartica occidentale si comporterà in futuro, quanto si sta sciogliendo, quanto veloci i flussi di ghiaccio di flusso e quale potrebbe essere l'impatto  sull'innalzamento del livello del mare ", ha detto Tulaczyk. 
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 ora circolano sotto il ghiaccio, e la velocità con cui gli scaffali di ghiaccio si stanno riducendo sta accelerando. Queste scoperte hanno accresciuto le preoccupazioni circa la stabilità complessiva della calotta antartica occidentale. Il flusso di calore geotermico misurata nel nuovo studio è stato di circa 285 milliwatt per metro quadrato. 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 nel  foro  e le misure, sulla base di dispersione della luce laser in un cavo in fibra ottica sono stati presi un anno dopo. Combinando le misurazioni è stato possibile il calcolo del tasso al quale l'acqua di fusione viene prodotta alla base della calotta glaciale al sito di perforazione, ottenendo una velocità di circa mezzo pollice all'anno.

Ali Dorate

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