En liten grupp forskare och doktorander från University of California, Davis, nyligen återvänt från Antarktis, där de blev den första gruppen att samla in turbulensmätningar från ett undervattensglidare under en ishylla.

Detta multinationella samarbete leds av Korea Polar Research Institute, eller KOPRI, var bara andra gången ett segelflygplan framgångsrikt har placerats ut under en ishylla.

Med dessa uppgifter, forskare kommer att kunna bättre förstå hur snabbt ishyllorna smälter och att göra förutsägelser om hur dessa hastigheter kommer att förändras under framtida klimatscenarier.

Segelflygplanet, som heter Storm Petrel, är en typ av autonoma undervattensfarkoster utrustade med vingar. Den placerades under Nansen ishylla den 7 januari och dök upp igen 20 timmar senare den 8 januari. Dess sensorpaket gjorde det möjligt för forskare att kvantifiera värme- och energiflödet med hjälp av ett system som medan det är relativt vanligt i öppet vatten, hade aldrig använts på detta sätt under en ishylla.

"Det tog oss tre år av utveckling att komma till de 20 timmarna, och vi gjorde det, " sa chefsutredaren Alexander Forrest, en biträdande professor vid UC Davis College of Engineering, som inte själv kunde följa med på denna resa utan deltog med sitt team på distans från Davis. "Jag är ganska nöjd med framgången för fordonet, men särskilt med den fantastiska prestation som våra UC Davis-studenter leder verksamheten."

Den frusna gränsen

Att skicka ett undervattensflygplan under Antarktis ishyllor är inte så olikt att skicka ett vetenskapligt instrument ut i rymden. Efter noggrann planering och beräkningar, av går det, in i mörkret, med blackout-kommunikation tills den dyker upp igen. I dessa miljöer, antingen kommer den tillbaka av sig själv eller så kommer den inte tillbaka alls.

Under ishyllan, segelflygplanet skickade inga signaler tillbaka till laget på 20 timmar. När den dök upp igen, forskarna ombord på fartyget kopplades tillfälligt bort från internet. Detta gjorde att Forrest – ensam i Davis och tittade efter den på sin datorskärm – var den ende som såg när den kom upp och ropade "Ja!"

För att öka utmaningen att arbeta i denna extrema miljö, segelflygplanet var tvungen att placeras mycket exakt i en plym av "supercoolt" vatten – en knepig uppgift Forrest liknar med Luke Skywalkers flygning genom Dödsstjärnans smala skyttegravar – så att den kunde styras upp, ner, in och ut utan att träffa havets yta eller botten.

Kul fakta:När vattnet kyls väldigt långsamt kan det förbli en vätska bortom fryspunkten. För att detta ska hända, den måste vara så ren att den inte har någon yta på vilken iskristaller kan växa. Detta kallas underkylt vatten. Forskarna jagade denna plym eftersom den indikerar platsen för smältvatten.

"Vi försöker förstå dynamiken i det här systemet och vad den här plymen gör, " Forrest sa. "Den plymen var mycket högre i vattenpelaren 2019 jämfört med 2017, vilket indikerar att mer smältvatten kan hända, vilket verkligen är en anledning till oro och bör utredas vidare."

Ishyllor, glaciärer och havsnivåhöjning

Ishyllor har alltid smält, men i en tid av värmande polära miljöer, det går snabbare nu. Det mesta av smältningen sker där isen möter havet och i stort sett går obemärkt förbi - tills en ishylla kollapsar, en allt vanligare förekomst under det senaste decenniet.

Till skillnad från ishyllor, glaciärer är landbaserade. Överallt i polarlandskap, glaciärerna går framåt, som direkt bidrar till havsnivåhöjningen. Ishyllor är redan en del av havet, ständigt rör sig från ett fast till ett flytande tillstånd. Ishyllor får inte direkt havsnivån att stiga, men de tjänar till att stödja isisen på land. När ishyllor faller bort, från Arktis till Antarktis, denna stabiliserande effekt går förlorad, frigör isisen för att påskynda dess resa från land till havet.

"Ändringar på isytan är ibland lätt identifierbara, men det är ofta svårt att helt förstå vilka förändringar som sker under isen, ", sa UC Davis doktorand Jasmin McInerney. "Detta leder till mycket spekulationer om inte robotteam som vårt kan fysiskt nå dessa platser. Med så många konsekvenser av att ishyllan försvinner, det är viktigt att bli av med så många okända som möjligt för att uppskatta när detta kan inträffa."

Nansen ishyllan är relativt liten jämfört med större system som Ronne-Filchner, Ross eller Thwaites ishyllor. Det internationella laget, leds av KOPRI, planerar att tillämpa samma teknik som utvecklats i detta projekt på Thwaites ishylla. Forrest och hans team planerar att gå med för att fortsätta utveckla robotbaserade observationsverktyg och tekniker.