En ny studie säger att många av ishyllorna som ringer på Antarktis kan vara sårbara för snabb förstörelse om stigande temperaturer driver smältvatten in i de många sprickor som för närvarande tränger in i deras ytor. Hyllorna hjälper till att bromsa inre glaciärers glidning mot havet, så om de skulle misslyckas, havsnivån runt om i världen kan stiga snabbt som ett resultat. Studien visas i veckan i den ledande tidskriften Natur .

Ishyllor är gigantiska tungor av is som flyter på havet runt kontinentens kanter. De vidsträckta landbundna glaciärerna bakom dem trycker hela tiden mot havet. Men eftersom många hyllor till stor del är begränsade till vidsträckta vikar och bukter, de trycks ihop från sidorna och bromsar glaciärernas marsch – ungefär som en person i en smal korridor som spänner sina armar mot väggarna för att bromsa någon som försöker tränga sig förbi dem. Men ishyllor upplever en konkurrerande stress:de sträcker ut sig när de närmar sig havet. Satellitobservationer visar att som ett resultat, de sliter isär; de flesta är rakade med många långa sprickor vinkelräta mot sträckningsriktningen. Sprickor som bildas vid ytan kan vara tiotals meter djupa; andra, bildas från botten, kan penetrera isen hundratals meter uppåt. Vissa sprickor är hundratals meter breda.

För närvarande, de flesta hyllorna är frysta året runt, och stabil. Men forskare förutser att utbredd uppvärmning kan inträffa senare under seklet. Och, befintlig forskning har visat att även subtila temperatursvängningar kan stimulera utbredd smältning. Detta kan skicka smältvatten som strömmar in i ytfrakturerna. Sådana överspänningar skulle potentiellt orsaka hydrofrakturering - en process där flytande vatten, tyngre än is, skulle våldsamt tvinga frakturerna att öppna sig, och få hyllan att snabbt sönderfalla. Den nya studien uppskattar att 50 till 70 procent av de områden på ishyllorna som stöttar glaciärerna är sårbara för sådana processer.

"Det handlar inte bara om att smälta, men där det smälter, " sa huvudförfattaren Ching-Yao Lai, en postdoktor vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory.

"Ishyllorna - det är den svaga punkten, där atmosfären, isen och havet samverkar, " sa studiemedförfattare Jonathan Kingslake, en glaciolog på Lamont-Doherty. "Om de fylls på med smältvatten, saker kan hända mycket snabbt efter det, och det kan få stora konsekvenser för havsnivån. "

Hydrofrakturering har redan skett på några ställen. Delar av Larsens ishylla, som hade varit stabil i minst 10, 000 år, sönderföll på bara några dagar 1995 och 2002. Detta följdes av det partiella sönderfallet av Wilkins ishylla 2008 och 2009. De huvudsakliga överenskomna orsakerna:hydrosprickning. Larsen och Wilkins utgör några av de nordligaste isarna på kontinenten, och har därför varit de första att lida under stigande temperaturer och säsongsbetonad smältning.

Den nya studien följer en uppsats från 2017 ledd av Kingslake som visar att säsongsbetonade dammar och bäckar på isytan är mycket vanligare över Antarktis än vad man tidigare trott; vissa når inom 605 miles från sydpolen. Men de flesta katalogiserade funktioner är på platser som inte är föremål för hydrofrakturering. Den nya studien visar att än så länge, bara cirka 0,6 procent av östra Antarktis ishyllor som ger stöttningsupplevelse smältvattendammning, gör dem sårbara. En mycket större andel skulle potentiellt vara hotad, om uppvärmningen får fäste.

I samarbete med Cameron Chen, en forskare från Google, Lai tränade en maskininlärningsmodell för att identifiera sprickplatser i ishyllan över Antarktis, att ta fram den första kontinentomfattande kartan över sådana funktioner. Även om de flesta frakturer nu inte innehåller något flytande vatten, forskarna övervägde framtida fall där smältvatten helt skulle kunna fylla ytsprickorna. Detta gjorde det möjligt för dem att förutsäga vilka delar av hyllorna som skulle vara sårbara för hydrofrakturering, när man räknar in de konkurrerande kompressionskrafterna från sidorna, och sträckning av isen bakifrån och fram.

De beräknade att inflöde av vätska till de befintliga sprickorna potentiellt skulle kunna utöva tillräckligt med kraft för att orsaka utbredd hydrosprickning över 50 till 70 procent av ishyllorna som ger stöd. De viktigaste undantagen var mindre, solidare isområden närmast land, som upplever mindre stress från stretching. Hyllornas änddelar, mestadels omgiven av öppet hav, är också sårbara, men flyter fritt som de gör, de hjälper inte till att hålla tillbaka glaciärerna.

Medan studien blinkar med en varning, forskarna säger att de inte kan förutsäga ishyllornas beteende med någon exakthet. "Hur snabbt smältvatten skulle bildas och fylla i dessa sprickor är den första frågan, " sa Kingslake. Han sa att det värsta scenariot skulle vara att "många platser kommer att täckas av massor och massor av vatten i slutet av århundradet." Men prognoserna varierar kraftigt, beroende på vilka modeller forskarna använder, och hur kraftfullt mänskligheten minskar växthusgaserna, eller inte. Den andra frågan är om vissa platser kommer att genomgå hydrofraktionering, han sa. Den tredje frågan:om processen skulle springa iväg, vilket gör att hyllan genomgår explosiv sönderdelning av Larsen-typ.

Theodore Scambos, en ledande antarktisk glaciolog och National Snow and Ice Data Center, sade tidningen "gör ett bra jobb med att peka på områden där man kan säga, 'Om det översvämmar med smälta här, det kommer sannolikt att bryta upp hyllan. "Han tillade att det" har enorma konsekvenser för havsnivån "om sommartemperaturerna längs kusterna stiger.

"Så småningom, alla ishyllor kunde täckas av smältvatten, " sa Lai. "Men vi har ingen tidsram, och det finns många stora frågor kvar."