Ледяные потоки Уилланс

Ледяные потоки Уилланс — это крупные, быстро движущиеся потоки льда в Западной Антарктиде, расположенные в секторе Земли Мэри Бэрд. Они представляют собой систему из нескольких ледниковых потоков, которые являются частью Западно-Антарктического ледникового щита и впадают в шельфовый ледник Росса. Ледяные потоки Уилланс характеризуются высокой скоростью течения (до 800 метров в год) и играют ключевую роль в динамике ледникового покрова Антарктиды, влияя на баланс массы льда и уровень Мирового океана.

История открытия и изучения

Ледяные потоки Уилланс были впервые обнаружены и описаны в ходе американских антарктических экспедиций в середине XX века. Название они получили в честь гляциолога Яна Уилланса (Ian Whillans), который в 1970-х годах внёс значительный вклад в изучение динамики ледников Антарктиды. Первые систематические наблюдения за потоками начались в рамках программы «Полевой сезон Антарктиды» (Antarctic Field Season) в 1980-х годах.

Современные исследования, проводимые с использованием спутниковой альтиметрии (например, миссии ICESat и ICESat-2) и радиолокационного зондирования, позволили уточнить топографию, скорость течения и толщину ледяных потоков. В 2010-х годах были проведены буровые работы в рамках проекта WAIS (West Antarctic Ice Sheet), в ходе которых были получены образцы льда и подлёдных отложений.

Географическое положение и морфология

Ледяные потоки Уилланс расположены в центральной части Западной Антарктиды, к югу от гор Элсуэрт. Они простираются от внутренних районов ледникового щита до шельфового ледника Росса, который является одним из крупнейших шельфовых ледников в мире. Потоки имеют длину около 200–300 километров и ширину от 20 до 50 километров. Их поверхность относительно ровная, но на отдельных участках наблюдаются трещины и разломы.

Подлёдный рельеф

Под ледяными потоками Уилланс находится сложный рельеф, включающий подлёдные впадины и хребты. Толщина льда варьируется от 1000 до 2500 метров. В основании потоков залегают осадочные породы, которые, как предполагается, содержат воду и способствуют скольжению льда по подстилающей поверхности.

Гидрология и динамика

Ледяные потоки Уилланс относятся к категории «быстрых ледниковых потоков» (ice streams). Их движение обусловлено несколькими факторами:

• Скольжение по подстилающей поверхности: Лёд движется по слою талой воды, которая образуется в результате геотермального тепла и трения. Этот слой снижает трение между льдом и коренными породами.
• Деформация подлёдных отложений: В основании потока находятся насыщенные водой осадочные породы, которые деформируются под давлением льда, способствуя его течению.
• Влияние шельфового ледника: Потоки впадают в шельфовый ледник Росса, который оказывает подпорное давление. Изменения в толщине или разрушение шельфового ледника могут ускорить движение потоков.

Скорость течения ледяных потоков Уилланс составляет от 200 до 800 метров в год. Это значительно выше, чем у окружающих медленно движущихся участков ледникового щита, где скорость не превышает 10–20 метров в год.

Классификация и типы

Ледяные потоки Уилланс делятся на несколько основных рукавов, которые различаются по направлению и скорости течения:

• Главный поток Уилланс (Whillans Ice Stream) — центральный рукав, наиболее изученный. Его скорость достигает 600–800 метров в год.
• Поток А (Ice Stream A) — ответвление, расположенное к западу от главного потока. Характеризуется меньшей скоростью (около 300 метров в год).
• Поток Б (Ice Stream B) — восточное ответвление, которое сливается с главным потоком вблизи шельфового ледника.

Некоторые исследователи выделяют также «поток С» (Ice Stream C), который в прошлом был активным, но в настоящее время замедлился или полностью остановился.

Значение для климата и уровня моря

Ледяные потоки Уилланс являются важным компонентом Западно-Антарктического ледникового щита, который содержит достаточно льда, чтобы поднять уровень Мирового океана на 3–5 метров. Скорость движения этих потоков напрямую влияет на баланс массы льда в регионе. Ускорение течения может привести к увеличению сброса льда в океан и, как следствие, к повышению уровня моря.

Современные наблюдения показывают, что ледяные потоки Уилланс испытывают значительные изменения. С 1990-х годов их скорость увеличилась на 10–20 %, что связывают с потеплением вод океана, подмывающих шельфовый ледник Росса, и уменьшением подпорного давления. Однако точные механизмы этих изменений остаются предметом научных дискуссий.

Исследования и технологии

Для изучения ледяных потоков Уилланс применяются различные методы:

• Спутниковая альтиметрия: Измерение высоты поверхности льда для оценки изменений его толщины.
• Радиолокационное зондирование: Определение толщины льда и рельефа подстилающей поверхности.
• Бурение и керны: Получение образцов льда и подлёдных отложений для анализа состава и возраста.
• Геофизические исследования: Сейсмическое и гравиметрическое зондирование для изучения структуры подлёдных пород.

В 2010-х годах в рамках проекта WISSARD (Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling) было проведено бурение до подлёдного озера Уилланс, расположенного под ледяным потоком. Это позволило впервые получить пробы воды и осадков из подлёдной гидрологической системы.

Подлёдное озеро Уилланс

Под ледяным потоком Уилланс находится крупное подлёдное озеро, которое было открыто в 2007 году с помощью спутниковых данных. Озеро имеет площадь около 60 квадратных километров и глубину до 20 метров. Оно является частью сложной гидрологической сети, которая связывает подлёдные водоёмы и влияет на динамику ледяного потока. Вода в озере находится в жидком состоянии благодаря геотермальному теплу и давлению вышележащего льда.

Критика и неопределённости

Несмотря на значительный прогресс в изучении ледяных потоков Уилланс, остаются нерешённые вопросы. Основные неопределённости связаны с:

• Долгосрочной динамикой: Неясно, как изменятся потоки в условиях продолжающегося потепления климата.
• Ролью подлёдной воды: Точное влияние подлёдных озёр и каналов на скорость течения льда ещё не установлено.
• Взаимодействием с шельфовым ледником: Механизмы, определяющие устойчивость шельфового ледника Росса, остаются предметом споров.

Некоторые исследователи критикуют модели, которые предсказывают катастрофическое ускорение потоков, указывая на недостаток данных о подлёдных процессах.

Интересные факты

• Ледяные потоки Уилланс движутся со скоростью, сравнимой со скоростью роста ногтей у человека (около 2–3 миллиметров в день).
• Подлёдное озеро Уилланс является одним из немногих подлёдных водоёмов, которые были непосредственно исследованы с помощью бурения.
• В 2013 году в рамках проекта WISSARD учёные впервые обнаружили живые микроорганизмы в подлёдном озере, что подтвердило существование экосистем в экстремальных условиях Антарктиды.

Источники

• Bentley, C. R. (1987). «Antarctic ice streams: a review». Journal of Geophysical Research.
• Bindschadler, R. A. (2006). «The environment and evolution of the West Antarctic ice sheet». Antarctic Science.
• Joughin, I., et al. (2002). «Changes in West Antarctic ice stream velocities: observations and implications». Science.
• Tulaczyk, S., et al. (2000). «Basal mechanics of Ice Stream B, West Antarctica». Journal of Glaciology.
• WISSARD Project Reports (2013–2015). «Subglacial lake exploration in Antarctica».