新的美国国家航空航天局研究南极洲下热源的理论

时间：2021-07-14 10:52:13 来源：

流动的水的例证在南极冰盖下的。蓝点表示湖泊，线条显示河流。Marie Byrd Land是导致南极半岛，左中心的“肘部”的一部分。学分：nsf / zina dertersky

NASA的新研究增加了证据表明一种叫做披风羽流的地热热源位于南极洲的Marie Byrd土地下方，解释了一些熔化，这些熔化在冰盖下创造了湖泊和河流。虽然热源对西南极冰盖来说不是一种新的或越来越多的威胁，但它可能有助于解释为什么冰盖在早期的气候变化中的时代迅速崩溃，以及今天它如此不稳定。

冰盖的稳定性与下面的水润滑多少，允许冰川更容易滑动。了解西南极洲熔融水的来源和未来对于估计未来冰可能损失海洋的速度很重要。

南极洲的基岩搭配河流和湖泊，最大的是伊利湖的大小。许多湖泊迅速填充和排水，迫使冰地面上方千英尺上升，落在20英尺（6米）上。运动允许科学家估计在基地上必须存在的地方和多少水。

大约30年前，科罗拉多大学丹佛的科学家建议，在Marie Byrd土地下的披风羽流的热量可能解释区域火山活动和地形圆顶特征。最近的地震成像支持了这一概念。当加利福尼亚州帕萨迪纳的北美航空航天局的喷气机推进实验室的HélèneSeroussi时，首先听到了这个想法，“我以为这很疯狂，”她说。“我没有看到我们如何拥有那种热量，仍然有冰块。”

凭借从冰下存在的直接测量，JPL的Seroussi和Erik Ivins结束了学习Mantle Plume思想的最佳方式是通过数值模拟。他们使用了冰板系统模型（ISSM），这是由JPL和加利福尼亚大学的科学家开发的冰床物理学的数值描述。Seroussi增强了ISSM，以捕获加热，熔化和液态水的自然来源和热量;摩擦;和其他过程。

为了确保该模型是现实的，科学家们提高了美国宇航局的ICESAT卫星和空中手术冰桥运动所制作的冰盖表面的高度变化的观察。“这些地方对允许的融化率有强大的限制 - 我们想要预测的是，”Ivins说。由于可能的地幔羽流的位置和尺寸未知，因此它们在物理上测试了多个参数的全部范围，产生了数十种不同的模拟。

他们发现，来自披风羽流的能量通量必须不超过每平方米的150毫瓦。为了比较，在没有火山运动的美国地区，地球地幔的热量通量为40至60毫瓦。在黄石国家公园下 - 众所周知的地热点 - 下面的热量约为整个公园的每平方米大约200毫瓦，但近在地热特征如间歇泉都更热。

使用高于150毫瓦每平方米的热流的Seroussi和Ivins的模拟显示出太多的熔化，以与基于空间的数据兼容，除了一个位置之外：内陆区域内陆的罗斯海域以强烈的水。该区域需要每平方米至少150-180毫瓦的热流来达成观察。然而，地震成像表明，该区域的搭腔热量可以通过裂缝到达冰盖，即地壳中的骨折，例如出现在非洲的巨大的裂谷中。

Mantle Plumes被认为是通过地球地幔上升的热岩石狭窄，并像蘑菇帽一样散布在地壳下。材料的浮力，其中一些熔化，导致外壳向上振荡。在20世纪70年代提出了地幔羽毛理论，以解释远离构造板的边界，例如夏威夷和黄石的地热活动。

Marie Byrd Land Mantle Plume形成50至1.1亿年前，在西南南极冰板存在之前。在上次冰河年龄左右十六岁年前，冰盖经历了一段时间的快速，持续的冰损失，当全球天气模式和海平面上升的变化将温水更接近冰盖时 - 就像正在发生的那样。Seroussi和Ivins建议披风羽流可以促进这种快速损失。

公告：Helene Seroussi等，“西南极地幔羽流对冰板基础条件的影响”，“地球物理研究杂志：固体地球，2017; DOI：10.1002 / 2017JB014423

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