מתחת ליריעת הקרח באנטארקטיקה, שוכנת יבשת המכוסה על ידי נהרות ואגמים, כאשר הגדול שבהם הוא גודל אגם אריה. במהלך שנה רגילה, יריעת הקרח נמסה וממשיכה מחדש, וגורמת לאגמים ונהרות להתמלא מדי פעם במהירות ולהתנקז ממי המיסים. תהליך זה מקל על פני השטח הקפואים של אנטארקטיקה להחליק מסביב, ולעלות ולרדת במקומות מסוימים בגובה של מטר וחצי.
על פי מחקר חדש שהובל על ידי חוקרים ממעבדת ההנעה סילונית של נאס"א, יתכן ויש פלומה של מעטפת מתחת לאזור המכונה מארי בירד לנד. נוכחותו של מקור חום גיאותרמי זה יכולה להסביר חלק מההיתוך שמתרחש מתחת לסדין ומדוע הוא לא יציב כיום. זה יכול גם לעזור להסביר כיצד הגיליון קרס במהירות בעבר בתקופות קודמות של שינויי אקלים.
המחקר, שכותרתו "השפעה של פלומת אגן מערב אנטארקטיקה על תנאי הבסיס של יריעות קרח", הופיע לאחרונה ב כתב העת למחקר גיאופיזי: כדור הארץ המוצק. צוות המחקר הובל על ידי הלן סרוסי ממעבדת הנעה סילונית, עם תמיכה של חוקרים מהמחלקה למדעי האדמה והפלנטריים באוניברסיטת וושינגטון ומכון אלפרד ווגנר, מרכז הלמהולץ לחקר קוטב וים בגרמניה.
תנועת יריעת הקרח של אנטארקטיקה לאורך זמן הייתה תמיד מקור לענייני מדעי כדור הארץ. על ידי מדידת הקצב בו ירידת הקרח עולה ויורדת, מדענים מסוגלים להעריך היכן וכמה מים נמסים בבסיס. בגלל המדידות הללו החלו המדענים לראשונה להעלות השערות בנוגע לנוכחות מקורות חום מתחת לפני השטח הקפואים של אנטארקטיקה.
ההצעה לפיה פלומת אבן קיימת תחת מארי בירד לנד, הועלתה לראשונה לפני 30 שנה על ידי ווסלי א. למסייר, מדען מאוניברסיטת קולורדו דנוור. על פי המחקר שערך, הדבר היווה הסבר אפשרי לפעילות וולקנית אזורית ותכונה כיפה טופוגרפית. אך רק לאחרונה סקרי הדמיה סיסמיים הציעו עדויות תומכות עבור פלומת המעטפת הזו.
עם זאת, אין אפשרות לבצע מדידות ישירות של האזור שמתחת לארץ מארי בירד. מכאן הסרוסי ואריק איווינס מ- JPL הסתמכו על דגם ה- Sheet System System (ISSM) כדי לאשר את קיומו של הפלומה. מודל זה הוא למעשה תיאור מספרי של הפיזיקה של גיליון הקרח, אשר פותחה על ידי מדענים ב- JPL ובאוניברסיטת קליפורניה, אירווין.
כדי להבטיח שהמודל יהיה מציאותי, סרוסי וצוותה התבססו על תצפיות על שינויים בגובה גיליון הקרח שנעשו במהלך שנים רבות. אלה נערכו על ידי קרח, עננים ולוויין הגבהת קרקע של נאס"א (ICESat) ומסע הפרסום שלהם המונע במבצע אייסברידג '. משימות אלה מודדות את יריעת הקרח באנטארקטיקה במשך שנים, מה שהביא עד ליצירת מפות גובה תלת ממדיות מדויקות מאוד.
סרוסי שיפר גם את ה- ISSM כך שיכלול מקורות חימום טבעיים והובלת חום אשר גורמים להקפאה, התכה, מים נוזליים, חיכוכים ותהליכים אחרים. נתונים משולבים זה הציבו אילוצים חזקים על שיעורי ההמסה המותרים באנטארקטיקה, ואיפשרו לצוות להריץ עשרות הדמיות ולבדוק מגוון רחב של מיקומים אפשריים עבור פלומת המעטפת.
מה שהם מצאו זה שטף החום שנגרם על ידי פלומת המעטפת לא יעלה על יותר מ -150 מילוואט למ"ר. לשם השוואה, אזורים שבהם אין פעילות וולקנית חווים בדרך כלל שטף הישגים של בין 40 ל 60 מילי-ואט, ואילו נקודות חמות גיאותרמיות - כמו זו שמתחת לפארק הלאומי ילוסטון - חווים בממוצע כ -200 מילי-וואט למטר.
כאשר הם ערכו הדמיות שעברו 150 מילוואט למ"ר, קצב ההמסה היה גבוה מדי בהשוואה לנתונים מבוססי החלל. למעט במיקום אחד, שהיה אזור בפנים הים של רוס, שידוע כחוות זרימות מים עזות. אזור זה דרש זרימת חום של לפחות 150 עד 180 מיליוואט למטר בכדי להתיישר עם שיעורי ההמסה שנצפו.
באזור זה, הדמיה סייסמית הראתה גם כי חימום עשוי להגיע לגיליון הקרח דרך קרע במעטפת כדור הארץ. גם זה עולה בקנה אחד עם פלומת המעטפת, שנחשבים כזרמים צרים של מאגמה לוהטת העולים דרך מעטפת כדור הארץ ומתפשטים מתחת לקרום. מאגמה צמיגה זו ואז פורחת תחת הקרום וגורמת לה להתנפח כלפי מעלה.
כאשר קרח שוכן מעל פלומה, תהליך זה מעביר חום לגיליון הקרח, מה שמעורר התכה וניגוב משמעותיים. בסופו של דבר סרוסי ועמיתיה מספקים עדויות משכנעות - המבוססות על שילוב של נתונים משטחיים וסיסמיים - עבור פלומה משטחית מתחת לגיליון הקרח של מערב אנטארקטיקה. הם גם מעריכים כי פלומת המעטפת הזו נוצרה לפני בערך 50 עד 110 מיליון שנה, הרבה לפני שהגיליון של הקרח המערבית אנטארקטית התפתח.
לפני בערך 11,000 שנה, עם תום עידן הקרח האחרון, גיליון הקרח חווה תקופה של אובדן קרח מהיר ומתמשך. כאשר דפוסי מזג האוויר העולמיים ועליית מפלס הים החלו להשתנות, מים חמים נדחקו קרוב יותר לגליון הקרח. המחקר של סרוסי ואירווינס מצביע על כך שפלומת המעטפת עשויה להקל על סוג זה של אובדן מהיר כיום, ממש כפי שעשתה בתחילת התקופה הבין-קרחונית.
הבנת המקורות לאובדן יריעות קרח בשטח אנטארקטיקה המערבית חשובה ככל שמעריכים את הקצב בו עלול לאבד קרח, מה שעיקרו ניבוי השפעות שינויי האקלים. בהתחשב בכך שכדור הארץ שוב עובר שינויי טמפרטורה גלובליים - הפעם, בגלל פעילות אנושית - חיוני ליצור מודלים אקלימיים מדויקים שיאפשרו לנו לדעת עד מהרה יתמוסס קרח קוטבי ומפלס הים יעלה.
זה גם מודיע את הבנתנו כיצד קשורות ההיסטוריה של כוכב הלכת שלנו ושל שינויי האקלים, ואיזו השפעה היו אלה על ההתפתחות הגיאולוגית שלו.
