I mars 2002 när satellitbilder visade att 1300 kvadratkilometer av Antarktis Larsen B ishylla - en platta större än delstaten Rhode Island - hade splittrats till en massa flytande isbitar, forskare började se jordens polarområden på ett nytt sätt.

"Plötsligt var möjligheten att global uppvärmning kan orsaka snabba förändringar i den isiga polarvärlden verklig, "sa polargeofysikern Robin Bell, ledande forskare för The Changing Ice, Changing Coastlines-initiativet vid Columbias Lamont Doherty Earth Observatory. När Larsen B bröt isär, glaciärerna som matade ishyllan började glida snabbare ut i havet, ökar dess volym. "Länge trodde folk inte att ishyllor spelade någon roll, men när Larson B bröt upp och vi såg isströmmarna ta fart, vi visste att de var viktiga."

Som svar, Bell och hennes kollegor utvecklade ett projekt för att övervaka världens största block av flytande is. I två år, Rosetta-Ice Project har flugit över Antarktis Ross Ice Shelf, sammanställa en aldrig tidigare skådad bild av dess struktur och antydningar om hur den strukturen förändras över tiden. Rosetta kommer att flyga för sista gången i höst, men projektets vetenskapliga arv fortsätter att frodas i decennier framöver.

Varför ishyllor är viktiga

De stora inlandsisarna som täcker Grönland och Antarktis håller tillräckligt med vatten för att höja den globala havsnivån med mer än 200 fot. För sammanhanget, en tredjedel av världens befolkning bor inom cirka 300 fot från havsytan, och många av planetens största städer ligger nära ett hav. Ishyllor – flytande plattformar av is – hjälper till att hålla inlandsisarna säkert på land.

Ross Ice Shelf täcker ett område lika stort som Frankrike, mäter några hundra meter tjock och spelar en avgörande roll för att upprätthålla den västantarktiska istäcket genom att stödja isen som ständigt rör sig över landytan. Där de östra och västra antarktiska isarken rinner ut i havet, glaciärer och isströmmar smälter samman för att bilda ishyllan. När isen fortsätter att flöda, havsvatten kan orsaka smältning och återfrysning vid hyllans bas. Längst fram på ishyllan, isberg kalvar, lämnar en isklippa som når upp till 50 meter över havsytan. Dessa interaktioner mellan havet, is och sten väcker många frågor som Rosetta-teamet hoppas kunna svara på.

Ishyllor, som isberg, ligger huvudsakligen under vattenlinjen. Detta innebär att större delen av hyllan inte är synlig för blotta ögat. Tio år sedan, forskare ville hitta ett sätt att studera hur isen, hav, och underliggande land interagerar så att de kan identifiera potentiella förändringar i ishyllan från klimatförändringar. Så Bell och en kollega utvecklade idén till ett projekt som skulle uppnå den nivån av förståelse för Ross Ice Shelf. Just då, den sofistikerade utrustningen som behövs för att spåra över och gräva under och inom ishyllan hade ännu inte utvecklats.

Det ändrades med den amerikanska återhämtnings- och återinvesteringslagen från 2009. Bells team tilldelades ett mångmiljonbidrag för att utveckla IcePod, ett integrerat isbildsystem som kan mäta i detalj både isytan och isbädden. Systemet är inneslutet i en kapsel som är monterad på bakdörren på ett flygplan. Podden är utrustad med instrument som samlar in en mängd mätningar och är utplacerad för rutinmässiga och riktade uppdrag över Antarktis och Grönland. Med möjligheten att regelbundet samla in samtidiga data om förändringen i isvolym och de underliggande processerna, IcePod låter forskare undersöka inte bara "hur snabbt" inlandsisarna förändras utan "varför."

"Inse att vi nu hade verktygen, vi satte ihop ett projekt och blev det första laget som systematiskt studerade Ross Ice Shelf på 50 år, " sa Bell.

Rosetta-isprojektet, uppkallad efter den gåtfulla stenen som innehåller ett dekret skrivet på tre språk som ledde till avkodningen av egyptiska hieroglyfer, är ett stort multidisciplinärt och multiinstitutionellt projekt med flera stora mål knutna till olika delar av ishyllsystemet. Rosetta-teamet, som inkluderar forskare från Lamont, Scripps Institution of Oceanography, Colorado College, Jord- och rymdforskning, och Nya Zeelands GNS Science, har fått finansiering från Gordon and Betty Moore Foundation, National Science Foundation, Old York Foundation, och crowd-funding supportrar för att studera hur isen, hav, och underliggande mark samverkar. Resultaten från projektet kommer att hjälpa till att fastställa stabiliteten hos inlandsisar som rinner in i ishyllan.

Att se genom isen

IcePods instrument inkluderar två radarer för att avbilda genom isen, lidar för att mäta isytan, kameror för ytbilder, och en magnetometer för att bättre förstå tektoniken och ursprunget för bädden under ishyllan. Tillsammans med IcePod-instrumenten, projektet använder gravimetrar för att utveckla en karta över havsbotten djup under ishyllan. Gravity är en viktig databit i detta projekt, eftersom radarn inte kan avbilda genom vattnet under ishyllan.

"Projektet är ungefär som Rosettastenen, " sa Lamont polarforskare Margie Turin. "Den historiska stenen var inskriven i tre olika manus, var och en berättar samma historia men på olika språk. När de matchas ihop, informationen var tillräcklig för att forskare skulle kunna avkoda ett gammalt språk. Rosetta-projektet i Antarktis samlar också tre olika manus, ' men i det här fallet är de skrivna av tre jordsystem; isen, havet, och den underliggande sängen har varsin historia att berätta. Kartlagt tillsammans, dessa tre system kan användas för att låsa upp mysterierna kring Antarktis ishistoria i denna region och hjälpa oss att utveckla modeller för att förutsäga framtida förändringar i Antarktis is."

Ishyllor är sårbara från två håll:värmande luft ovanför och värmande vatten under. Forskare har mätt lufttemperaturer i flera år, men att mäta vattentemperaturer under isen är svårare. Bell och hennes kollegor i Rosetta-Ice Project har flugit transekter över ishyllan under de senaste två åren, använda IcePod för att kartlägga den flytande ishyllan och havsbotten under den, letar särskilt efter tråg där mindre kallt vatten kan komma in och smälter ishyllan underifrån. De kan lokalisera högriskområden, men de kan inte mäta vattentemperaturen från luften. Att placera ut flottörer nära dessa högriskområden ger en billig lösning. Under förra årets polarsommar, Rosetta-teamet lanserade sex ALAMO-flöten (Air-Launched Autonomous Micro Observer). Dessa metallrör packade med vetenskapliga instrument hoppade i fallskärm i det iskalla vattnet i Antarktis Rosshavet, markerar en ny frontlinje inom polarforskningen. ALAMO-flotterna är de första upptäcktsresande i sitt slag som börjar profilera vattnet intill Antarktis Ross Ice Shelf och skicka tillbaka data i realtid. Deras uppdrag:hitta sårbarheter där varmare (men fortfarande nära minusgrader) vatten från djuphavet kan sippra in under ishyllan och smälta den underifrån.

I år mätte flottörerna vattentemperaturen på alla djup, sjunker och stiger var fjärde dag och rör sig horisontellt med strömmarna. Varje gång de dyker upp, de ringer hem, vidarebefordra sina senaste mätningar till en satellit, som sedan skickar data till forskare runt om i världen.

Rosettas karta över ishyllan är nu nästan klar. I oktober 2017, laget kommer att påbörja sitt sista uppdrag. Under denna två månader långa expedition, de kommer att utföra en serie åtta timmar långa flygningar, genomskär ishyllan och färdigställer datasetet.

"Vi har fortfarande mycket arbete framför oss bara för att få den grundläggande kartläggningen på plats så att vi kan få förbättrade och exakta förutsägelser om vad Antarktis kan göra i framtiden, sa Kirsty Tinto, en medlem av Lamonts polargeofysikgrupp och en ledning på Rosetta.

När det är klart, Rosetta-Isprojektet kommer att bli en viktig milstolpe inom klimatvetenskapen.

"Dessa uppgifter kommer att vara grunden för människor att förstå hur ishyllor fungerade i årtionden, " sa Bell. "Folk kommer att kunna gå tillbaka och mäta isen exakt där vi flög för att se förändringar. Det kommer att bli en referensdatauppsättning. Det är en vacker sak. "