Begravd en mil under Grönlands tjocka isark ligger ett nätverk av kanjoner så djupt och långt att det största av dessa har kallats Grönlands "Grand Canyon". Denna megacanyons form antyder att den ristades av rinnande vatten innan den utbredda istiden, men exakt när och hur öns största kanjon bildades är ämnen för intensiv debatt.

Nu föreslår forskare från USA och Danmark en överraskande ny hypotes för megacanyons bildande:katastrofala "utbrott" översvämningar som plötsligt och upprepade gånger dränerade stora smältvattenfyllda sjöar. Resultaten, publicerades denna vecka i tidskriften Geology, föreslår också att Grönlands subglaciala canyonätverk har påverkat öns inlandsis sedan dess start.

Även om upprepade utbrott översvämningar har föreslagits som mekanismen genom vilken Columbia River och andra nordamerikanska kanjonnätverk bildades, de hade inte tidigare ansetts vara källan till det märkliga landskapet gömt under Grönlands inlandsis, säger Benjamin Keisling, studiens huvudförfattare och en före detta doktorand vid University of the Massachusetts, som också samarbetade med forskare vid Danmarks Center for Ice and Climate under ett GROW-stipendium för National Science Foundation.

"Om översvämningarna vi föreslår inträffade, de kunde ha påverkat havscirkulationen, orsaka plötsliga klimatförändringar med regional och kanske global betydelse, säger Keisling, nu postdoktor vid Lamont-Doherty Earth Observatory. "Megakanjonen under norra Grönland påverkar också hur is och vatten flyter i den subglaciala miljön idag, som påverkar dagens inlandsstabilitet, " han säger.

Ett annat tillvägagångssätt

I de flesta studier av Grönland, forskare använder den moderna inlandsisen som utgångspunkt för att förstå hur den har förändrats över tid. Men för denna studie, Keisling och hans medförfattare bestämde sig för ett annat tillvägagångssätt:att undersöka hur Grönland såg ut före utbredd istid. "Vi ville bättre förstå dynamiken i "glacial inception" - hur, var, och varför inlandsisen först växte på en isfri ö, " han säger.

Teamet ville också få insikter om hur inlandsisen växte tillbaka efter smältning. "Vi vet från tidigare arbete att detta har hänt flera gånger i det förflutna och kan igen i framtiden, givet tillräckligt med global uppvärmning, säger Keisling.

Forskarna använde kopplade inlands- och klimatmodeller för att simulera Grönlands isarkets utveckling under flera is-interglaciala cykler under den globala kylningen från Pliocenen till Pleistocen, 2,58 miljoner år sedan. De fann att efter långa perioder med stabila temperaturer, en exceptionellt varm period kan få inlandsisen att dra sig tillbaka snabbt. Denna smältning ledde till utvecklingen av stora, isdämda sjöar i områden där berggrunden fortfarande var deprimerad på grund av den tidigare inlandsvikten.

Simuleringarna visar så småningom att isdammarna ger vika, leder till stora översvämningar. "Över tid, säger Keisling, "det verkar som att fyllningen och dräneringen av dessa sjöar när isen upprepade gånger drog sig tillbaka och avancerade ristade Grönlands megacanyons." Liknande översvämningar har dokumenterats vid kanten av andra retirerande inlandsisar, han säger.

Isarkstabilitet:Tidigare, Närvarande, och Framtid

Baserat på jämförelser med moderna översvämningar, forskarna uppskattar att det tog tiotals till hundratals av dessa händelser att hugga Grönlands största kanjon. Enligt Keisling, utbredd sedimentavlagring i de vattenfyllda bassängerna kan också ha påverkat inlandsisens beteende varje gång den växte tillbaka.

I sista hand, Keisling säger, undersökningsresultaten pekar på testbara hypoteser som kan vägleda framtida forskning för att äntligen kunna lösa den pågående debatten om huruvida Grönlands inlands stabilitet har förändrats över tiden. "Att känna till historien om Grönlands berggrund ger ett sammanhang för att förstå inlandsisens långsiktiga beteende, "säger han." Detta hjälper till att måla upp en bild av vad som hände under de senaste varma perioderna då den smältande inlandsisen fick globala havsnivåer att stiga - ett fenomen som vi också ser idag. "