Ett globalt team av forskare inklusive flera från Scripps Institution of Oceanography vid University of California San Diego upptäckte det plötsliga bortfallet av en stor, djup, istäckt sjö på ytan av en antarktisk ishylla.

Denna sällsynta händelse, krönikas i en studie som publicerades i dag i tidskriften Geofysiska forskningsbrev , inträffade under den antarktiska vintern 2019 på Amery Ice Shelf i östra Antarktis, och det uppskattas att 600-750 miljoner kubikmeter (21-26 miljarder kubikfot) vatten, ungefär dubbelt så stor volym som San Diego Bay, gick förlorade till havet.

Studieförfattare använde bilder från en radarsatellit som kan "se" under polarnatten för att fästa händelsens timing till en vecka eller mindre i juni. Efter dränering, i stället för sjön, det fanns en kraterliknande fördjupning i ishyllans yta, som täcker cirka elva kvadratkilometer (4,25 kvadrat miles). Denna ytfördjupning, känd som en is "doline, " innehöll de spruckna resterna av istäcket.

"Vi tror att vikten av vatten som samlats i denna djupa sjö öppnade en spricka i ishyllan under sjön, en process som kallas hydrofraktur, får vattnet att rinna bort till havet nedanför, " sade studiens huvudförfattare Roland Warner, en glaciolog med Australian Antarctic Program Partnership vid University of Tasmania.

Hydrofrakturprocessen har varit inblandad i kollapsen av mindre ishyllor på den antarktiska halvön, där smältvatten bildas på ytan av ishyllor under australisk sommar, men den ses inte ofta köra genom is som är så tjock som de 1400 meter (4, 590 fot) på denna plats på Amery Ice Shelf.

Den australa vinterhändelsen fångades också av ett laserinstrument med grönt ljus på NASA:s ICESat-2. Denna satellit sänder pulser av fotoner och lokaliserar exakt reflektionspunkten för varje foton som den tar emot tillbaka från jorden.

Upprepade banor av ICESat-2 på de exakta markspåren före och efter att sjöns dränering avslöjade störningens vertikala skala. Isytan föll så mycket som 80 meter (260 fot) i dolinehålan, även om förlusten av vattenbelastningen gjorde den flytande ishyllan lättare och havstrycket fick den att böja sig uppåt, med sjöns omedelbara omgivning som stiger så mycket som 36 meter (118 fot).

"Det är spännande att se ICESat-2 visa oss detaljer om processer som sker på inlandsisen i så fin rumslig skala, " sa medförfattaren Helen Amanda Fricker, en glaciolog vid Scripps Institution of Oceanography som länge har studerat aktiva sub-glaciala sjöar, upptäckte dem 2007. "Eftersom ytsmältvatten på ishyllor kan orsaka deras kollaps, vilket i slutändan leder till havsnivåhöjning när grundad is inte längre hålls tillbaka, det är viktigt att förstå de processer som försvagar ishyllorna."

Under de senaste decennierna med stigande lufttemperaturer, vissa ishyllor har upplevt större ytsmältning, och de senaste modellprognoserna för framtida uppvärmning visar att trenden fortsätter och skapar fler smältsjöar. Detta ökar risken för utbredd hydrofrakturering, vilket kan leda till att ishyllor kollapsar, möjliggör snabbare utsläpp av is från grundade inlandsisar och höjningar av havsnivån. Nu, möjliga ökade flöden till djupa, istäckta sjöar och hydrofraktur av tjocka ishyllor bör också beaktas i prognoser för framtida uppvärmning, sa forskarna.

Teamet använde också ythöjdskartor genererade av Polar Geospatial Center (PGC) vid University of Minnesota för att visa att störningen ändrade det regionala landskapet över 60 kvadratkilometer (23 kvadrat miles).

Mängden vatten som förlorades till havet beräknades med hjälp av hålighetens volym och omfattningen av höjningen. Medan Amery Ice Shelf har många smältsjöar och bäckar under australiska sommaren, mängden vatten som gick förlorad när sjön dränerades var många gånger den årliga smältvattentillförseln till den.

Sjöns höjning skapade en ny sjö av en grund arm av den ursprungliga. Under nästa smältsäsong fylldes denna sjö inom några dagar med mer än en miljon kubikmeter per dag och svämmade över i dolinehålan. När ICESat-2 korsade doline igen några dagar senare, teamet kunde mäta en smältvattenkanal som var 20 meter (65 fot) bred, nyskuren i doline, upptäcka vattenytan på tre meters djup, och fotoner spridda från bäckbädden ytterligare tre meter nedanför.

Författarna säger att det är för tidigt att dra slutsatsen att dräneringen av denna smältvattensjö var relaterad till bredare trender som uppvärmningen av klimatet runt Antarktis. Med denna nya observationsförmåga, och allt eftersom mer ICESat-2- och PGC-data samlas in, Fricker säger att de kommer att kunna förstå hur vanliga dessa djupa sjöar är och hur de utvecklas över tiden.

"Denna plötsliga händelse var tydligen kulmen på årtionden av smältvattenansamling och lagring under det isolerande locket av is, " sa medförfattaren Jonathan Kingslake, professor vid Lamont Doherty Earth Observatory vid Columbia University, som hjälpte till vid mätningen av ytsmältvattnet.

Framtiden för den nybildade doline är osäker. Det kan ackumulera smältvatten igen eller rinna ut i havet oftare. Det verkar som att sprickan öppnade sig igen under smältsäsongen 2020. Det är säkert att forskare nu kommer att titta.