NASA: Огонь и лёд: почему вулканическая активность не ведёт к таянию полярных льдов
На Земле много мест, где огонь встречается со льдом. Вулканы, расположенные в высокоширотных районах, часто покрыты снегом и льдом. В последние годы некоторые предполагают, что вулканическая активность может играть роль в современной потере массы льда из полярных ледяных щитов в Гренландии и Антарктиде. Но поддерживает ли наука эту идею?
Если коротко, ответом являетсякатегоричное «нет», хотя недавние исследования пролили важный свет на этот вопрос. Например, проведённое геофизиками Эриком Ивинсом (Erik Ivins) и Хеленой Серусси (Helene Seroussi) из Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory) НАСА в 2017 году исследование добавило доказательства, подтверждающие давнюю гипотезу о том, что источник тепла, называемый мантийным шлейфом, лежит глубоко под Землёй Мари-Бёрд в Антарктике, объясняя некоторые таяния, которые создает озёра и реки под ледниковым щитом. Хотя исследование может помочь объяснить, почему ледяной щит быстро разрушился в более раннюю эпоху быстрого изменения климата и почему он так нестабилен сегодня, исследователи подчеркнули, что источник тепла не является новой или возрастающей угрозой для западного антарктического ледяного покрова, но скорее происходит в геологических временных масштабах, и поэтому представляет собой фоновый вклад в таяние ледяного покрова.
В Гренландии давно существует «горячая точка», но сейчас она спокойная
С 2002 года спутниковые миссии США / Германии GRACE и GRACE Follow-On (GRACE-FO) зафиксировали быструю потерю ледяной массы из Гренландии со скоростью примерно 281 гигатонна в год.
Существует множество свидетельств вулканизма в регионах, которые в настоящее время покрыты ледяным щитом Гренландии и горами вокруг него, но эта вулканическая деятельность осталась в далёком прошлом. Многие из гор Гренландии были разрушены наводнёнными базальтами - извержениями лавы в больших объемах, охватывающими большие площади. «Текущие» базальты - самый большой тип лавовых потоков, известных на Земле.
Но вулканическая активность не является причиной текущей ошеломляющей потери ледяного покрова Гренландии, говорит Ивинс. В Гренландии нет действующих вулканов, и нет никаких известных картированных, спящих вулканов под ледяным щитом Гренландии, которые были активны в течение плиоценового периода геологической истории, начавшейся более 5,3 миллионов лет назад (вулканы считаются активными, если они извергались в течение последних 50 000 лет). На самом деле, говорит он, история ледяного покрова Гренландии, вероятно, больше связана с глобальным потеплением, чем с твёрдой Землей. Десять миллионов лет назад в Гренландии было очень мало льда.
Хотя в Гренландии нет действующих вулканов, учёные уверены, что «горячая точка» - область, где тепло от мантии Земли поднимается к поверхности – давно существовала под Гренландией, потому что они могут видеть остаточное тепло в земной коре, говорит Ивинс. В то время как мантийные перья могут управлять некоторыми формами вулканов, говорит Ивинс, они не влияют на текущее таяние ледяного покрова. Исследователи предполагают, однако, что это остаточное тепло может управлять ледяным потоком на северо-востоке Гренландии, проникающим на сотни километров внутрь страны (ледяной поток - это более быстрое течение льда внутри большего застойного ледяного покрова). Недавние эксперименты по моделированию показывают, что при наличии достаточного количества остаточного тепла оно может инициировать ледяной поток. Измерения GPS также свидетельствуют о том, что когда-то существовала «горячая точка» под Гренландией.
Однако эта «горячая точка» впоследствии переместилась и теперь расположена под Исландией, где находится около 130 вулканов, из которых около 30 являются активными. «Горячая точка», по крайней мере, частично ответственна за высокую вулканическую активность острова. Исландия также лежит вдоль тектонически активного Срединно-Атлантического хребта.
В Антарктиде есть вулканы, но нет никакой связи между ними и её текущей потерей льда
Миссии GRACE также наблюдали быструю потерю массы льда в Антарктике со скоростью примерно 146 гигатонн в год с 2002 года. Однако, в отличие от Гренландии, имеются значительные свидетельства наличия вулканов под Антарктическим ледниковым щитом, некоторые из которых в настоящее время активны или были в недавнем геологическом прошлом. Хотя точное число вулканов в Антарктиде неизвестно, недавнее исследование обнаружило 138 вулканов только в Западной Антарктиде. Многие из действующих вулканов расположены в Земле Мэри Бёрд. Однако в недавнем геологическом прошлом нет свидетельств драматического извержения вулкана в Антарктиде. Серусси говорит, что сведения о вулканизме многих частей Антарктиды (особенно в Восточной Антарктиде) остаются неопределёнными, потому что они покрыты льдом и потому что их удалённость затрудняет их съёмку.
Многочисленные дополнительные свидетельства указывают на прошлый и настоящий вулканизм Антарктиды. Например, топографические карты коренной породы под её ледяным щитом дают учёным подсказки о предполагаемых вулканических местоположениях. Анализ образцов вулканических пород выявил многочисленные извержения вулканов за последние 100 000 лет, а также слои пепла в кернах льда. В своем исследовании Земли Мари-Бёрд, проведённом в 2017 году, Серусси и Айвинс оценили интенсивность тепла, выделяемого гипотетическим мантийным плюмом, изучая талую воду, образовавшуюся под ледяным щитом, и её движение, измеряя изменения высоты ледяной поверхности.
Интригующая статья Loose et al., опубликованная в Nature Communications в 2018 году, предоставляет дополнительные доказательства. Исследователи измерили состав изотопов гелия, обнаруженных в ледниковой талой воде, вытекающей из шельфового ледника острова Пайн-Айленд. Они нашли свидетельство источника вулканического тепла вверх по течению от шельфа льда. Расположенный на ледяном покрове Западной Антарктики, ледник Пайн Айленд является самым быстрым тающим ледником Антарктиды, на который приходится почти четверть всех потерь антарктического льда. Измеряя соотношение между двумя природными изотопами гелия, можно определить, входит ли гелий в горячую мантию Земли или является продуктом коры, которая относительно тектонически пассивна.
Исследователи обнаружили, что гелий возник в мантии Земли, указывая на вулканический источник тепла, который может вызывать таяние под ледником и питать водную сеть под ним. Тем не менее, они пришли к выводу, что вулканическое тепло не вносит существенного вклада в ледниковое таяние, наблюдаемое в океане перед ледниковым шельфом ледника Пайн-Айленд. Скорее, они приписали большую часть таяния высокой температуре глубоководной массы, в которой расположен ледник Пайн-Айленд, вызывающей его разрушение снизу.
Серусси отмечает, что нынешние изменения, особенно в Западной Антарктиде, происходят вдоль побережья, это говорит о том, что изменения, происходящие в ледниковом щите, не имеют ничего общего с вулканизмом, а происходят в океане. Ледяные потоки внутри суши, начинают течь и ускоряться, когда лед вдоль побережья исчезает.
Кроме того, Серусси говорит, что тектоническая плита, на которую опирается Антарктида, является одной из самых неподвижных на Земле. Вокруг неё имеет место активность, но эта активность также имеет тенденцию удерживать её на месте. Нет оснований полагать, что сегодня ситуация изменится и повлияет на таяние ледяного покрова Антарктики.
Итак, в заключение, хотя известный вулканизм Антарктиды действительно вызывает таяние, Ивинс и Серусси соглашаются, что нет никакой связи между потерей массы льда, наблюдаемой в Антарктике в последние десятилетия, и вулканической деятельностью. Антарктическому ледниковому щиту не менее 30 миллионов лет, и вулканизм там продолжается уже миллионы лет. Это не имеет никакого нового влияния на текущее таяние ледяного щита.
