05.04.2016

Новосибирские ученые нашли причину таяния ледников Гренландии

Геофизики связали аномальное плавление льда под центральной частью острова с влиянием исландской горячей точки. Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Nature Geoscience.

Один из авторов статьи, новосибирский геофизик Иван Кулаков рассказал о проделанной работе.

- Гренландия - это огромное хранилище льда. В случае его полного таяния уровень мирового океана поднялся бы более чем на семь метров, что имело бы катастрофические социальные и экологические последствия по всей Земле. В последнее время фиксируется значительное сокращение количества льда на острове, темпы которого ускоряются с каждым годом. В некоторых прибрежных районах, где летом температура на поверхности поднимается выше нуля градусов, скорость скольжения ледников составляет 20 м в день!

В результате отрыва огромных айсбергов Гренландия теряет большее количество льда, чем успевает накопить за долгую зиму, что вызывает обоснованные опасения у климатологов, - рассказывает заведующий лабораториями Новосибирского госуниверситета и Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, профессор НГУ Иван Кулаков.

Ранее считалось, что таяние льда происходит только в узкой прибрежной области Гренландии. Талая вода проникает в низ ледников и формирует скользкую подложку, которая многократно увеличивает скорость их движения. Однако во внутренней части острова, где высота ледяного покрова достигает 3000 м, плюсовой температуры никогда не бывает, и, следовательно, на поверхности лед таять не может. Но проведенные в 2001 году радарные измерения показали, что и под центральной частью Гренландии между льдом и коренными породами существует прослойка талой воды, которая образует огромные озера и подледные реки. Ледники движутся – скользят - по этим водным потокам.

При этом «потери» непосредственно от самого процесса таяния льда в центре острова малы по сравнению теми, что наносятся за счет быстрого движения ледников и откалывания от них айсбергов на границах Гренландии.

Откуда возникла вода под толщей ледников Гренландии? Теоретические оценки показали, что тепловой поток (исходящее из недр Земли тепло) на поверхности литосферы континентального типа не может вызвать достаточную для плавления льда температуру. Создавшийся парадокс разрешила международная группа ученых под руководством сотрудников Института физики Земли имени Шмидта Ирины Рогожиной и Алексея Петрунина, которые в настоящий момент работают в Немецком центре геонаук (GFZ) в Потсдаме. Ученые связали уменьшение массы ледяного панциря в наши дни с событиями 80–35-миллионной давности - прохождением Гренландии над древним мантийным плюмом.

Мантийный плюм - горячая струя мантийного вещества, которая пробивает литосферу и выходит на поверхность Земли, образуя вулканы. Исландский плюм, о котором мы говорим, хорошо известен геологам. По некоторым оценкам, он очень древний и может насчитывать около 250 млн лет. Благодаря движению литосферных плит сейчас над ним находится Исландия, и вулканическая активность в этой стране напрямую связана с его местоположением. Однако миллионы лет назад над плюмом «проплывала» Гренландия.

Исландским плюм «прожог» часть литосферы острова в направлении с Запада на Восток. О вулканической активности того времени свидетельствуют изверженные магматические породы соответствующего возраста по обе стороны Гренландии. След, который оставил плюм, оказал огромное влияние на дальнейшую судьбу острова.

- Гренландия представляла собой прочную плиту континентального типа с толщиной литосферы около 200 км, которая изолировала верхние части коры от тепла из мантийных глубин. Под воздействием Исландского плюма появился участок (1200 км длиной и 400 км шириной), где толщина литосферы составила менее 100 км. В этой части образовался аномальный тепловой поток, существование которого подтверждается другими данными и объясняет наблюдаемое таяние и движение льдов, — говорит Иван Кулаков.

Ирина Рогожина и Алексей Петрунин, первые авторы публикации в Nature Geoscience, разработали математическую модель, описывающую, каким образом аномальное термическое состояние глубокой мантии под Гренландией приводит к плавлению льда на поверхности.

- Это междисциплинарное исследование. Мы в этой работе были ответственными за сейсмическую часть, - вспоминает Иван Юрьевич.

Сейсмическая томография Гренландии на глубине 150 км. Красным цветом выделены низкоскоростные участки, соответствующие областям с повышенной температурой. Пунктирная линия - одна из реконструкций «прохождения» плюма с указаниями возраста в млн лет. Голубые точки – участки, где результаты радарной съемки показали наличие воды под ледником.

- Первоначально, еще до участия в проекте, нашей группой геофизиков из НГУ и ИНГГ СО РАН была построена сейсмическая модель мантии под Гренландией. Наша модель показала, что под центральной частью острова на глубине от 100 до 200 км существует зона с аномально низкими сейсмическими скоростями (скоростями пробега волн от землетрясений). Мы предположили, что нашли след, оставленный в литосфере Исландским плюмом.

Узнав о результатах новосибирских геофизиков, ученые из GFZ предложили им сотрудничество.

- Нашу сейсмическую модель переложили «на язык температуры». Та самая аномальная зона совпала с результатами радарной съемки и бурения, с вариациями гравитационного и магнитного полей, с имеющимися оценками значения теплового потока и других исследований, – всё совпало и оказалось на своем месте. Ирина Рогожина и Алексей Петрунин провели численное моделирование и рассчитали теоретический тепловой поток, который может иметь место при такой структуре литосферы. Они выясняли, хватит ли его, чтобы нагреть подошву ледника до температуры плавления льда? Оказалось, что хватит, - рассказывает геофизик.

По его словам, предположения о роли Исландского плюма в прошлом и настоящем Гренландии высказывались и раньше. Однако впервые четко локализовано место его прохождения.

- Эта работа представила геофизические доказательства, что Исландский плюм оставил след в литосфере острова. Таким образом, на уменьшение массы ледников Гренландии влияют не только быстрые вариации климата на Земле, но и отголоски крупномасштабных событий в глубинной мантии, происходившие десятки миллионов лет назад. Их воздействие также должно учитываться при оценке баланса прироста и потери льда, - говорит Иван Кулаков.

Дина Голубева

Источники:

1. km.ru