科学家在南极冰层下的沉积物中发现一个巨大的地下水系统

2022-05-06 17:22:36 信息来源:网络
许多研究人员认为,液态水是理解冰川中冰冻形态行为的关键。众所周知,融化的水可以润滑它们的砾石基底,加快它们入海的速度。近年来,南极洲的科学家在冰层中发现了数百个相互连接的液态湖泊和河流。此外,他们还拍摄了冰下一个厚厚的沉积盆地,其中可能包含所有最大的水库。但到目前为止,还没有人证实冰下沉积物中存在大量液态水,也没有人调查其与冰的可能相互作用。现在,一个研究团队首次绘制了南极洲西部深层沉积物中一个巨大的、活跃循环的地下水系统。他们说,这种系统在南极洲可能很常见,可能对冰冻大陆如何应对气候变化产生了迄今未知的影响,甚至可能导致气候变化。
这项研究发表在5月5日的《科学》杂志上。“人们一直认为这些沉积物中可能有深层地下水,但到目前为止,还没有人做过任何详细的成像,”该研究的主要作者克洛伊·古斯塔夫森说,他是哥伦比亚大学拉蒙特·多尔蒂地球观测站的研究生。“我们发现的地下水量如此之大,可能已经影响了冰川过程。现在我们必须找出更多,并找出如何将其纳入模型。”几十年来,科学家们一直在南极冰盖上空飞行雷达和其他仪器,以拍摄地下地貌。在许多其他方面,这些任务揭示了夹在冰和基岩之间的沉积盆地。然而,航空地球物理学只能揭示这些特征的大致轮廓,而不能揭示含水量或其他特征。
一个例外是,2019年对南极洲麦克默多干谷(McMurdo Dry Valley)的研究使用直升机携带的仪器记录了约350米以下数百米冰川下的地下水。但大多数已知的南极洲沉积盆地都要深得多,其大部分冰层比机载仪器所能达到的厚度要厚得多。在一些地方,研究人员已经穿过冰钻入沉积物,但只有最初的几米。因此,冰行为模型只包括冰内或冰下的水文系统,这是一个很大的缺陷;南极洲大部分巨大的沉积盆地位于当前海平面以下,夹在基岩覆盖的陆地冰和漂浮在大陆边缘的海洋冰架之间。它们被认为是在海平面较高的温暖时期在海底形成的。如果在气候变暖的情况下,冰架被拉回,海水可能会重新侵入沉积物,冰架后面的冰川可能会向前冲,从而提高世界各地的海平面
这项新研究的研究人员将重点放在60英里宽的惠兰冰溪上,惠兰冰溪是向世界上最大的罗斯冰架供水的几条快速流动的溪流之一,关于加拿大育空地区。此前的研究发现,冰层下有一个湖泊,冰层下有一个沉积盆地。对第一英尺左右的沉积物进行浅层钻探,发现了液态水和一个欣欣向荣的微生物群落。但下一步是什么一直是个谜
该团队使用了称为磁电成像的技术,该技术测量在地球大气层高空产生的自然电磁能的穿透。冰、沉积物、淡水、盐水和基岩都不同程度地上传了传导磁能;通过测量差异,研究人员可以创建不同元素的类似核磁共振的图谱。研究小组将仪器一次放置在雪坑中约一天,将其挖出来并重新定位,最后在大约40个位置读取读数。他们还重新分析了地球上的自然地震波,这些地震波由另一个团队收集,以帮助区分基岩、沉积物和冰。他们的分析表明,根据位置的不同,沉积物在接触基岩之前会延伸半公里至近两公里至冰底。他们确认沉积物一直充满液态水。研究人员估计,如果所有的水都被提取出来,它将形成一个220米到820米高的水柱,至少是冰层内部和冰层底部浅层水文系统的10倍,甚至更多——咸水比淡水传导能量更好,因此他们还可以表明地下水随着深度的增加变得更咸。研究人员克里·基说,这是有道理的,因为这些沉积物被认为是很久以前在海洋环境中形成的。在大约5000到7000年前的一个温暖时期,海水可能最后一次到达惠兰覆盖的地区,使沉积物中的盐水饱和。当冰层再次移动时,上面的压力和冰层底部的摩擦产生的新鲜融水明显被强迫进入上部沉积物。凯说,今天它可能会继续过滤和混合,研究人员说,淡水缓慢排放到沉积物中可以防止水在冰层底部积聚。这可能会对冰的向前运动起到刹车作用。其他科学家在冰流的地面线(陆地上的冰流与浮冰架相遇的地方)进行的测量表明,那里的水比正常海水含盐量低。然而,研究人员说,如果水流的方向对海洋来说太过稀薄,那么海水进入海洋的可能性就太大了。上层的压力将降低,更深的地下水可能开始涌向冰层。这进一步润滑了冰的底部,并增加了它的向前运动。此外,如果深层地下水向上流动,它可以携带基岩中自然产生的地热能;这可以进一步融化冰的底部,并将其向前推进。然而,目前尚不清楚这是否会发生,以及在多大程度上
“最终,我们对沉积物的渗透性或水流速度没有很大的限制。这会产生很大的影响,导致失控的反应吗?还是地下水在冰流大计划中的作用较小?”
研究人员说,浅层沉积物中已知微生物的存在增加了另一个问题。这个盆地和其他盆地可能适合居住在更远的地方;如果地下水开始向上移动,它将带来这些生物使用的溶解碳。水平的地下水流会把碳送到海洋中。这可能会使南极洲成为迄今为止尚未被承认的碳源。但问题是它是否会产生一些重大影响,古斯塔夫森说
研究人员说,这项新研究只是解决这些问题的开始。“对深层地下水动力学存在的确认改变了我们对冰川行为的理解,并将迫使修改冰川地下水模型,”他们写道
这项研究的其他作者包括斯克里普斯海洋学研究所的海伦·弗里克、中华盛顿大学的J.保罗·温贝里,杜兰大学的瑞安·文图雷利和毕格罗海洋科学实验室的亚历山大·米肖。克洛伊·古斯塔夫森现在是斯克里普斯海洋学研究所的博士后研究员。

郑重声明:本文属于商业稿件,与北京生活网无关。其原创性及文中陈述内容未经本站证实,本网站对本文及其中全部或者部分内容的真实性、完整性、及时性不作任何保证和承诺,请网友自行核实相关内容。

上一篇:河北定州:今起全市实行封控管理,开展全员核酸检测

下一篇:最后一页
本站所刊登的各种资讯﹑信息和各种专题专栏资料,均为北京生活网版权所有,未经协议授权禁止下载使用。
Copyright © 2000-2020 www.010shw.com All Rights Reserved