Antarktis är en av de delar av jorden som vi vet minst om. På grund av den massiva isskölden, insamlingen av geofysisk information på plats är extremt svår och dyr. Satellitdata från European Space Agency (ESA) har nu använts som grund för nya insikter om kontinentens djupa struktur. Forskare från Kiel University (CAU) publicerade nyligen sina upptäckter i Journal of Geophysical Research:Solid Earth i samarbete med forskare från British Antarctic Survey, Storbritannien, och Delft University of Technology i Nederländerna.

Tittar in i djupet från rymden

De nyutvärderade uppgifterna från ESA:s GOCE -satellituppdrag avsedda för jordens gravitationsfält, i kombination med seismologiska modeller, möjliggör oöverträffade insikter i litosfären, som består av jordskorpan och jordens övre mantel under den frusna kontinenten. Att göra så, Folker Pappa, doktorand vid Kiel University och huvudförfattare till studien, tillsammans med Jörg Ebbing, Professor för geofysik vid universitetet i Kiel, använde speciella gradientdata från satelliten, bland annat information:"Detta möjliggör en mycket större detaljnivå vid analys av djupa jordstrukturer, "säger Pappa. Det gör det möjligt för forskarna att dra slutsatser om sådant som djupet i övergången från skorpa till mantel - och dessa mätningar är dramatiskt annorlunda över regionen 14 miljoner kvadratkilometer." Under West Antarctica, som är geologiskt ung, jordskorpan är relativt tunn med cirka 25 kilometer, och jordens mantel är viskös på ett djup av mindre än 100 kilometer. Östra Antarktis, å andra sidan, är en gammal kratonisk sköld och mer än en miljard år gammal. Här, mantelstenarna har fortfarande fasta egenskaper på ett djup av mer än 200 kilometer. "

Representationen av den djupa 3D-strukturen i Antarktis möjliggör nu också nya fynd om den så kallade glacial-isostatiska justeringen, förklarar medförfattaren professor Wouter van der Wal från Delft University of Technology:"Detta är en nyckelprocess som avgör hur kontinenten reagerar på nuvarande och tidigare isförtunning. Vi fann stora variationer i manteltemperaturen under kontinenten, vilket leder till att marken höjs och avtar med mycket olika hastigheter över kontinenten. Dessa nya begränsningar för skorpans och litosfärens tjocklek är också avgörande i strävan att uppskatta det geotermiska värmeflödet i Antarktis och hur det påverkar smältning av isglacial och isflöde. "

"Det här är naturliga interaktioner mellan isen och den fasta jorden. Fram tills nu har det var inte möjligt att undersöka dessa processer närmare i Antarktis i detalj på grund av brist på jordmodeller, "tillade Pappa. Hans personliga höjdpunkt är Gamburtsev Underglacialbergen som fortfarande knappt utforskas och över tre tusen meter höga:" Den fasta jorden är den tjockaste här, cirka 260 kilometer. Detta är en spännande struktur, och vi vet inte exakt hur det ser ut eftersom bergskedjan är helt täckt med issköldar. "

Antarktis som en 3D-modell och dess anslutning till andra kontinenter

Forskningen finansierades av European Space Agency inom projekten GOCE+Antarctica och 3D-Earth. De båda projektens internationella konsortium består av nio institutioner i sex europeiska länder. "3D-jorden erbjuder oss spännande nya geofysiska fynd om Antarktis djupa struktur och utveckling. Dessa nya modeller som visar skorpans och litosfärens tjocklek är avgörande för att förstå den grundläggande sammansättningen och tektoniska arkitekturen i Antarktis, till exempel, "framhåller Dr Fausto Ferraccioli, chefs geofysiker vid British Antarctic Survey och medförfattare till studien. "Ytterligare fynd som vi kan härleda från studieproblemet är de tidigare förbindelserna mellan Antarktis och andra kontinenter som Australien, Afrika och Indien, sa Ferraccioli.

"Vi lär oss äntligen lära känna Antarktis ordentligt, "säger Ebbing. Förutom temperaturfördelningen, forskarna har också bestämt andra egenskaper hos den fasta jorden, såsom kompositionen och bergtätheten.

En del av projektet är en imponerande 3D-modell av Antarktis, skapad av ESA. ESA:s Roger Haagmans noterade:"Detta är viktiga fynd också i samband med förståelse av havsnivåförändringar som en följd av isförlust från Antarktis. När ismassa går förlorad, den fasta jorden återhämtar sig och denna effekt måste beaktas i isvolymändringar. Detta kan fastställas bättre när strukturen och sammansättningen av jordens inre är bättre förstått. "