Dold för syn av iskilometer tjocka, det finns ett stort nätverk av sjöar och vattendrag vid basen av den antarktiska isen. Detta smältvatten under ytan påverkar hastigheten med vilken isarket strömmar mot havet. Med ett decennium av altimetredata från ESA:s CryoSat -satellit, forskare har gjort en oväntad upptäckt om hur sjöar under Thwaites -glaciären har tömts och laddats snabbt efter varandra.

Smältvatten vid isens underdel är inte bara ett resultat av friktionsuppvärmning när isen flyter över berggrunden, men också från värme, kallas geotermisk värme, kommer under berggrunden. Mått på geotermiskt värmeflöde i Antarktis är särskilt svårt att få fram, och det finns stora skillnader mellan de olika nuvarande uppskattningarna.

Smältvatten under isen kan därför indikera berggrundens tillstånd och graden av geotermiskt flöde. Detta är viktigt eftersom de båda påverkar hastigheten isen rinner och rinner ut i havet.

När detta basala smältvatten når havet bildar det flytande smältvattenspylmar, som driver en cirkulation under is som ger varmt djupt havsvatten i kontakt med isen och får isen att smälta ännu mer.

Även om detta subglaciala nätverk är dolt för syn av kilometer tjock is, rörelsen av smältvatten djupt under orsakar små rörelser på isytan, som, anmärkningsvärt, kan detekteras och övervakas från rymden.

Ett papper publicerat nyligen i Geofysiska forskningsbrev beskriver hur ett decennium av radar altimetri observation har använts för att avslöja ett nätverk av fyra subglaciala sjöar, under Thwaites -glaciären.

På cirka 120 km bred, Thwaites är den största glaciären på jorden och en av de mest ömtåliga glaciärerna i Antarktis. Det är, därför, föremål för mycket internationell forskning genom UK National Environment Research Council NERC/US National Science Foundation (NSF) International Thwaites Glacier Collaboration och ESA:s 4-D Antarctica-projekt.

ESA:s Diego Fernandez, chef för Earth Observation Science Section och övervakning av 4-D Antarctica-projektet, sa, "Projektet samlar flera års forskning från olika team för att bilda en ny omfattande bedömning av antarktiska isarkhydrologiska processer-från litosfären och den subglaciala miljön till ytsmältningsprocessen.

"Detta kommer säkert att bidra till att etablera en robust vetenskaplig bas för att utveckla en digital tvilling av Antarktis i framtiden."

Med hjälp av mer än 10 års data om altimetri från ESA:s CryoSat -satellit, forskare har upptäckt att sjöarna under Thwaites, varav den största är över 40 km lång, dräneras i snabb följd, 2013 och sedan 2017.

Denna typ av återkommande dränering under Thwaites har aldrig tidigare registrerats.

Forskare uppskattar att dräneringshastigheten nådde en topp på cirka 500 kubikmeter i sekunden - möjligen det största utflödet av smältvatten som någonsin rapporterats från subglaciala sjöar i denna region.

Denna topphastighet är cirka åtta gånger snabbare än Themsen i England i genomsnitt släpper ut till Nordsjön.

George Malczyk, huvudförfattare från University of Edinburgh i Storbritannien, sa, "Vi använde CryoSat för att visa en period av sjöaktivitet bara fyra år efter den föregående dräneringshändelsen 2013.

"Men det som är intressant med denna andra dräneringshändelse är hur annorlunda den är från den första, med en snabbare överföring av vatten och ökad vattenutsläpp. Våra observationer belyser att det fanns potentiellt signifikanta ändringar av det subglaciala systemet mellan dessa två händelser. "

Mellan 2013 och 2017, forskarna kan se att sjöarna laddade.

Länka dessa observationer till basalt smältvatten som rinner ut i sjön genom ett nätverk av basala kanaler, gav för första gången, en uppskattning av smälthastigheten vid basen av inlandsisen. Genom att jämföra dessa kurser med modellerade uppskattningar, forskarna kunde visa att modeller underskattar basalsmältning under denna region av Thwaites med nästan 150%.

Dessa fynd hjälper till att bedöma och begränsa modeller och, i tur och ordning, förbättra representationen av inlandsystemet, och bättre projicera dess utveckling.

Noel Gourmelen, även från University of Edinburgh, sa, "Det som sker under inlandsisen är avgörande för hur det reagerar på förändringar i atmosfären och havet runt Antarktis, och ändå är den dold för syn på kilometer av is vilket gör det mycket svårt att observera.

"Denna rörelse av vatten ger oss en glimt av var vattnet är och hur mycket och hur snabbt det rör sig över systemet. Tillsammans är detta nyckelinformation om arten av den subglaciala miljön och processerna i det hydrologiska nätverket under inlandsisen. Dessa fynd ger viktig information som kan hjälpa oss att projicera hur inlandsisen ökar havsnivån när den reagerar på klimatförändringar.

"Att kunna övervaka dessa avlägsna regioner från rymden under långa perioder är extremt viktigt. Som sådan, det planerade CRISTAL -uppdraget, som är en del av expansionen av Europas Copernicus -program, kommer att vara avgörande. Det kommer att säkerställa kontinuitet och expansion av de nuvarande möjligheterna för att studera hela inlandsisen från rymden. "

Dr Fernandez tillade, "Med denna aktivitet vill vi bidra till de vetenskapliga insatser som utförs av NERC/NSF International Thwaites Glacier Collaboration och av EU Polar Cluster, för att bättre förstå och förutsäga de dramatiska förändringar som påverkar polarregionerna. Det är bara genom vetenskapligt samarbete, både inom Europa och internationellt, att vi tillsammans kommer att kunna ta itu med de stora vetenskapliga och samhälleliga utmaningar som vi alla står inför. "