Sotto la calotta glaciale antartica, si trova un continente coperto da fiumi e laghi, il più grande dei quali ha le dimensioni del lago Erie. Nel corso di un anno regolare, la calotta glaciale si scioglie e si rigenera, facendo periodicamente riempire e drenare rapidamente laghi e fiumi dall'acqua di fusione. Questo processo facilita lo scorrimento della superficie ghiacciata dell'Antartide e in alcuni punti si alza e si abbassa fino a 6 metri (20 piedi).
Secondo un nuovo studio condotto da ricercatori del Jet Propulsion Laboratory della NASA, potrebbe esserci un pennacchio sotto l'area conosciuta come Marie Byrd Land. La presenza di questa fonte di calore geotermica potrebbe spiegare parte dello scioglimento che avviene sotto il foglio e perché è instabile oggi. Potrebbe anche aiutare a spiegare come il foglio sia crollato rapidamente in passato durante i precedenti periodi di cambiamento climatico.
Lo studio, intitolato "L'influenza di un pennacchio di mantello antartico occidentale sulle condizioni basali della calotta glaciale", è recentemente apparso nel Journal of Geophysical Research: Solid Earth. Il team di ricerca era guidato da Helene Seroussi del Jet Propulsion Laboratory, con il supporto di ricercatori del Dipartimento di Scienze della Terra e del Pianeta dell'Università di Washington e dell'Istituto Alfred Wegener, Helmholtz Center for Polar and Marine Research in Germania.
Il movimento della calotta glaciale dell'Antartide nel tempo è sempre stato una fonte di interesse per gli scienziati della Terra. Misurando la velocità con cui la calotta glaciale sale e scende, gli scienziati sono in grado di stimare dove e quanta acqua si sta sciogliendo alla base. È a causa di queste misurazioni che gli scienziati hanno iniziato a speculare sulla presenza di fonti di calore sotto la superficie ghiacciata dell'Antartide.
La proposta dell'esistenza di un pennacchio di mantello sotto Marie Byrd Land fu formulata per la prima volta 30 anni fa da Wesley E. LeMasurier, uno scienziato dell'Università del Colorado Denver. Secondo le ricerche da lui condotte, ciò costituiva una possibile spiegazione dell'attività vulcanica regionale e una caratteristica della cupola topografica. Ma è stato solo più recentemente che i sondaggi di imaging sismico hanno offerto prove a sostegno di questo pennacchio di mantello.
Tuttavia, al momento non è possibile effettuare misurazioni dirette della regione sotto Marie Byrd Land. Ecco perché Seroussi ed Erik Ivins della JPL si sono affidati al modello di strato di ghiaccio (ISSM) per confermare l'esistenza del pennacchio. Questo modello è essenzialmente una rappresentazione numerica della fisica della calotta glaciale, che è stata sviluppata dagli scienziati della JPL e dell'Università della California, Irvine.
Per garantire che il modello fosse realistico, Seroussi e il suo team hanno attinto alle osservazioni sui cambiamenti di altitudine della calotta glaciale effettuati nel corso di molti anni. Questi sono stati condotti dal satellite NASA Ice, Clouds e Land Elevation (ICESat) e dalla loro campagna operativa IceBridge. Queste missioni misurano da anni la calotta glaciale dell'Antartico, il che ha portato alla creazione di mappe di elevazione tridimensionali molto accurate.
Seroussi ha inoltre migliorato l'ISSM per includere fonti naturali di riscaldamento e trasporto di calore che provocano congelamento, fusione, acqua liquida, attrito e altri processi. Questi dati combinati hanno posto forti vincoli sulle velocità di fusione ammissibili in Antartide e hanno permesso al team di eseguire decine di simulazioni e testare una vasta gamma di possibili posizioni per il pennacchio del mantello.
Ciò che hanno scoperto è che il flusso di calore causato dal pennacchio del mantello non avrebbe superato i 150 milliwatt al metro quadro. In confronto, le regioni in cui non vi è attività vulcanica in genere subiscono un flusso di impresa compreso tra 40 e 60 milliwatt, mentre i punti geotermici - come quello nel Parco Nazionale di Yellowstone - subiscono in media circa 200 milliwatt per metro quadrato.
Laddove hanno condotto simulazioni che superavano i 150 millwatt per metro quadrato, la velocità di fusione era troppo elevata rispetto ai dati spaziali. Tranne in una posizione, che era una zona dell'entroterra del Mare di Ross, che è nota per sperimentare intensi flussi d'acqua. Questa regione richiedeva un flusso di calore di almeno 150-180 milliwatt per metro quadrato per allinearsi alle sue velocità di fusione osservate.
In questa regione, l'imaging sismico ha anche mostrato che il riscaldamento potrebbe raggiungere la calotta glaciale attraverso una spaccatura nel mantello terrestre. Anche questo è coerente con un pennacchio di mantello, che si ritiene sia un flusso stretto di magma caldo che sale attraverso il mantello terrestre e si diffonde sotto la crosta. Questo magma viscoso si gonfia quindi sotto la crosta e provoca un rigonfiamento verso l'alto.
Dove il ghiaccio si trova sopra il pennacchio, questo processo trasferisce il calore nella calotta glaciale, innescando una fusione e un deflusso significativi. Alla fine, Seroussi e i suoi colleghi forniscono prove convincenti - basate su una combinazione di dati sismici e di superficie - per un pennacchio di superficie sotto la calotta glaciale dell'Antartide occidentale. Stimano anche che questo pennacchio di mantello si sia formato all'incirca da 50 a 110 milioni di anni fa, molto prima che la calotta glaciale dell'Antartico occidentale fosse nata.
Circa 11.000 anni fa, quando terminò l'ultima era glaciale, la calotta glaciale conobbe un periodo di rapida e prolungata perdita di ghiaccio. Quando i modelli meteorologici globali e l'innalzamento del livello del mare iniziarono a cambiare, l'acqua calda fu avvicinata alla calotta glaciale. Lo studio di Seroussi e Irvins suggerisce che il pennacchio del mantello potrebbe facilitare questo tipo di rapida perdita oggi, proprio come durante l'ultimo periodo inter-glaciale.
Comprendere le fonti della perdita di calotte glaciali nell'Antartide occidentale è importante per quanto riguarda la stima della velocità con cui il ghiaccio può essere perso lì, che è essenzialmente per prevedere gli effetti dei cambiamenti climatici. Dato che la Terra sta attraversando ancora una volta i cambiamenti della temperatura globale - questa volta, a causa dell'attività umana - è essenziale creare modelli climatici accurati che ci facciano sapere con che velocità il ghiaccio polare si scioglierà e il livello del mare si innalzerà.
Informa anche la nostra comprensione di come la storia del nostro pianeta e i cambiamenti climatici sono collegati e quale effetto hanno avuto sulla sua evoluzione geologica.
