En ny NASA -studie lägger till bevis för att en geotermisk värmekälla som kallas en mantelflyg ligger djupt under Antarktis Marie Byrd Land, förklarar en del av smältningen som skapar sjöar och floder under inlandsisen. Även om värmekällan inte är ett nytt eller ökande hot mot den västantarktiska istäcket, det kan hjälpa till att förklara varför inlandsisen kollapsade snabbt i en tidigare era av snabba klimatförändringar, och varför det är så instabilt idag.

Stabiliteten hos en inlandsis är nära relaterad till hur mycket vatten som smörjer den underifrån, så att glaciärerna lättare kan glida. Att förstå källorna och framtiden för smältvattnet under Västantarktis är viktigt för att uppskatta i vilken takt is kan förloras till havet i framtiden.

Antarktis berggrund är spetsad med floder och sjöar, den största är lika stor som Lake Erie. Många sjöar fylls och dräneras snabbt, tvingar isytan tusentals fot ovanför dem att stiga och falla med så mycket som 20 fot (6 meter). Rörelsen gör det möjligt för forskare att uppskatta var och hur mycket vatten som måste finnas vid basen.

För ungefär 30 år sedan, en forskare vid University of Colorado Denver föreslog att värme från en mantelplym under Marie Byrd Land kan förklara regional vulkanisk aktivitet och en topografisk kupolfunktion. Mycket nyligen seismisk avbildning har stött detta koncept. När Hélène Seroussi från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, hörde idén först, dock, "Jag tyckte det var galet, "sa hon." Jag såg inte hur vi kunde ha den mängden värme och fortfarande ha is ovanpå den. "

Med få direkta mätningar från under isen, Seroussi och Erik Ivins från JPL kom fram till att det bästa sättet att studera mantelplymidén var genom numerisk modellering. De använde Ice Sheet System Model (ISSM), en numerisk skildring av inlandsisens fysik utvecklad av forskare vid JPL och University of California, Irvine. Seroussi förbättrade ISSM för att fånga naturliga värmekällor och värmetransport från frysning, smältande och flytande vatten; friktion; och andra processer.

För att säkerställa att modellen var realistisk, forskarna baserade sig på observationer av förändringar i höjden på inlandsisens yta gjorda av NASA:s IceSat-satellit och luftburna Operation IceBridge-kampanj. "Dessa ställer en kraftig begränsning för tillåtna smälthastigheter - just det vi ville förutspå, " sa Ivins. Eftersom platsen och storleken på den möjliga mantelplymen var okända, de testade ett komplett utbud av vad som var fysiskt möjligt för flera parametrar, producera dussintals olika simuleringar.

De fann att energiflödet från mantelplymen inte får vara mer än 150 milliwatt per kvadratmeter. För jämförelse, i amerikanska regioner utan vulkanisk aktivitet, värmeflödet från jordens mantel är 40 till 60 milliwatt. Under Yellowstone National Park – en välkänd geotermisk hot spot – är värmen underifrån cirka 200 milliwatt per kvadratmeter i genomsnitt över hela parken, även om individuella geotermiska egenskaper som gejsrar är mycket hetare.

Seroussi och Ivins simuleringar med ett värmeflöde högre än 150 milliwatt per kvadratmeter visade för mycket smältning för att vara kompatibel med rymdbaserade data, utom på en plats:ett område inåt Rosshavet känt för intensiva vattenflöden. Denna region krävde ett värmeflöde på minst 150-180 milliwatt per kvadratmeter för att överensstämma med observationerna. Dock, seismisk avbildning har visat att mantelvärme i denna region kan nå inlandsisen genom en spricka, det är, en spricka i jordskorpan som uppträder i Afrikas Great Rift Valley.

Mantelplymer tros vara smala strömmar av het sten som stiger genom jordens mantel och breder ut sig som en svampmössa under jordskorpan. Materialets flytförmåga, en del av det smält, får skorpan att bukta uppåt. Teorin om mantelflygor föreslogs på 1970 -talet för att förklara geotermisk aktivitet som uppträder långt från gränsen för en tektonisk platta, som Hawaii och Yellowstone.

Marie Byrd Land mantelplymen bildades för 50 till 110 miljoner år sedan, långt innan den västantarktiska istäcket kom till. I slutet av den senaste istiden runt 11, 000 år sedan, inlandsisen gick igenom en period av snabb, ihållande isförlust när förändringar i globala vädermönster och stigande havsnivåer förde varmt vatten närmare inlandsisen – precis som det händer idag. Seroussi och Ivins föreslår att mantelplymen kan underlätta denna typ av snabb förlust.

Deras papper, "Inverkan av en västantarktisk mantelplym på inlandsisens basala förhållanden, " publicerades i Journal of Geophysical Research:Solid Earth .