Wissenschaftler haben gerade einen riesigen Grundwasserleiter mit altem Meerwasser unterhalb der Antarktis gefunden

Unter einem schnell fließenden Eisstrom in der Westantarktis haben Wissenschaftler einen riesigen Grundwasserleiter voller Meerwasser entdeckt, der dort wahrscheinlich seit Tausenden von Jahren eingeschlossen ist.

Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler Grundwasser unter einem Eisstrom entdeckt haben Antarktis , und die Entdeckung könnte unser Verständnis darüber verändern, wie der kalte Kontinent darauf reagiert Klimawandel und welche mysteriösen Organismen unter den vielen Eisschelfs lauern.

Das neu entdeckte Grundwassersystem könne man sich wie einen riesigen Schwamm vorstellen, der aus porösem Sediment bestehe und mit Wasser gesättigt sei, sagte Chloe D. Gustafson, Hauptautorin einer neuen Studie über den vergrabenen Grundwasserleiter und ehemalige Geophysikerin am Lamont-Doherty Earth der Columbia University Observatorium und jetzt an der Scripps Institution of Oceanography der UC San Diego ansässig.

„Der ‚Schwamm‘, den wir beobachten, ist zwischen einem halben Kilometer und etwa zwei Kilometer dick [0,3 bis 1,2 Meilen], also ziemlich tief“, sagte sie gegenüber WordsSideKick.com.

Gustafson und ihre Kollegen beschrieben die beträchtliche Größe Grundwasserleiter in einem am Donnerstag (5. Mai) in der Zeitschrift veröffentlichten Bericht Wissenschaft . Der Grundwasserleiter liegt unter demselben Eisstrom wie ein subglazialer See namens Lake Whillans, der in geringerer Tiefe, etwa 2.625 Fuß (800 Meter) unter dem Eis liegt.

„Für mich ist das überraschendste Ergebnis die schiere Wassermenge, die sich im Grundwasserleiter befindet“, sagte Winnie Chu, Gletschergeophysikerin an der School of Earth and Atmospheric Sciences des Georgia Institute of Technology, die nicht an der Studie beteiligt war.

Die Autoren schätzten, dass der riesige Grundwasserleiter mehr als das Zehnfache des Wasservolumens enthält, das im flacheren System von Seen und Flüssen am Fuß des Schelfeises enthalten ist. Zu diesem flachen System gehört der Lake Whillans, der eine Fläche von 20 Quadratmeilen (60 Quadratkilometer) hat und etwa 7 Fuß (2,1 m) tief ist.

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'Ein MRT der Erde'

Wissenschaftler spekulieren seit langem, dass riesige Grundwasserleiter unter dem Eis der Antarktis verborgen liegen könnten, zum Teil weil die Eisströme und Gletscher des Kontinents über ein Bett aus durchlässigem Sediment gleiten, in das Wasser eindringen sollte, sagte Chu.

Bislang sei es den Forschern jedoch aufgrund technologischer Einschränkungen nicht gelungen, direkte Beweise für solch tiefe hydrologische Systeme zu sammeln, also Systeme, die aus Wasser bestehen, erklärte sie. Stattdessen konzentrierte sich die Forschung auf relativ flache Seen und Flüsse, die sich an oder in der Nähe der Basis von Gletschern und Eisschelfs befinden.

Um über diese flachen Systeme hinaus in die verborgenen Tiefen darunter zu blicken, verwendeten Gustafson und ihre Kollegen eine Technik namens „magnetotellurische Bildgebung“. Sie nahmen Messungen am Whillans-Eisstrom in der Westantarktis vor, einem sich bewegenden Eisgürtel mit einer Dicke von etwa 0,5 Meilen (0,8 km), der sich in seinen Strömen etwa 6 Fuß (1,8 Meter) pro Tag in Richtung des nahegelegenen Ross-Schelfeises bewegt.

Magnetotellurische Bildgebung beruht auf elektromagnetisch Felder, die durch die Wechselwirkung der Sonnenwinde mit der Erde erzeugt werden Ionosphäre – eine dichte Schicht aus Molekülen und elektrisch geladenen Teilchen in der oberen Atmosphäre.

Wenn Sonnenwinde auf die Ionosphäre treffen, erregen sie die darin befindlichen Teilchen und erzeugen elektromagnetische Felder, die die Erdoberfläche durchdringen. Diese sich bewegenden Felder induzieren dann Sekundärfelder im Eis, Schnee und Sediment, und diese Sekundärfelder werden von den magnetotellurischen Instrumenten gemessen. Das Team vergrub diese Instrumente in flachen Gruben im Schnee und sammelte Daten von etwa vier Dutzend verschiedenen Orten im Eisstrom.

„Diese sekundären Felder sind sehr eng mit der Geologie und insbesondere der Hydrologie verknüpft“, was bedeutet, dass Eis ganz anders aussieht als Sedimente, Salzwasser anders aussieht als Süßwasser und so weiter, sagte Gustafson.

„Das ist wie eine MRT-Aufnahme der Erde, und unser Signal kommt einfach von der Sonne, die mit dem Erdmagnetfeld interagiert“, sagte sie.

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Andere Wissenschaftlerteams hatten dieses Mega-MRT bereits zuvor in der Antarktis eingesetzt, um die Erdkruste und den oberen Erdmantel zu untersuchen. Diese Studien begannen laut einer Rezension aus dem Jahr 2019 in der Zeitschrift bereits in den 1990er Jahren Erhebungen in der Geophysik .

Stattdessen nahm Gustafsons Team Messungen aus einer geringeren Tiefe vor, die sich vom Grund des Baches bis etwa 5 km in die Tiefe erstreckte. Dort entdeckten sie einen dicken Sedimentschwamm mit unglaublich salzigem Meerwasser in seiner tiefsten Tiefe und Süßwasser in der Nähe seines flachsten Teils, wo sich der Schwamm dem Eisstrom näherte.

Dieser Gradient deutet darauf hin, dass die flachen, subglazialen Systeme mit dem tiefliegenden Grundwasserleiter verbunden sind und dass beide wahrscheinlich den darüber liegenden Eisfluss beeinflussen, sagte Gustafson.

„Im Moment ist nicht klar, ob der Grundwasserleiter von Zeit zu Zeit Wasser mit der subglazialen Hydrologie austauschen kann oder ob es sich um einen einseitigen Transfer handelt“, bei dem Wasser aus dem Eisstrom nach unten rieselt und dann für einige Zeit im Grundwasserleiter gespeichert bleibt Zeit, sagte Chu.

Je nach Szenario schmiert der Grundwasserleiter möglicherweise den Eisstrom, indem er regelmäßig Wasser in das subglaziale System injiziert, oder er entzieht dem System Wasser. Beide Dynamiken würden die Strömung des darüber liegenden Eisstroms beeinflussen, fügte Chu hinzu.

Der Wasseraustausch zwischen dem tiefen und dem flachen System könnte sich auch darauf auswirken, welche Arten von mikrobiellem Leben unter dem Eisstrom wachsen und wie diese Mikroorganismen überleben, sagte Gustafson. Das liegt daran, dass der Fluss von flüssigem Wasser durch den Grundwasserleiter und die darüber liegenden, miteinander verbundenen Seen und Flüsse den Nährstofffluss durch das Ökosystem antreibt. Außerdem prägt das Gefälle von Salzwasser zu Süßwasser, welche Arten von Wasser es gibt Mikroben kann in jeder Umgebung überleben.

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In Bezug auf das salzigste Wasser in den Tiefen des Grundwasserleiters stellten die Autoren die Hypothese auf, dass das Wasser wahrscheinlich vor etwa 5.000 bis 7.000 Jahren während einer Warmzeit im mittleren Holozän aus dem Ozean in das Grundwassersystem floss Epoche als sich der westantarktische Eisschild zurückzog.

Dann, „als die Eisdecke weiter vorrückte, versperrte das Vorhandensein von dickem Eis dem Ozean den Zugang zum Grund, und das verbleibende Meerwasser wurde als Grundwasser unter dem Whillans-Eisstrom eingeschlossen“, schrieb Chu in einem Artikel Kommentar zur Studie , ebenfalls veröffentlicht am 5. Mai in Science.

Der Grundwasserleiter unter dem Whillans-Eisstrom ist der erste, der entdeckt wurde, aber das Forschungsteam vermutet, dass solche hydrologischen Systeme unter allen Eisströmen in der Antarktis liegen und nur darauf warten, entdeckt zu werden. Diese Grundwassersysteme erstrecken sich wahrscheinlich „Hunderte von Kilometern zurück in das Innere der Eisdecke“, sagte Gustafson. Der nächste Schritt wird darin bestehen, Beweise für solche Systeme an anderen Orten des Kontinents zu sammeln und die Funde in Whillans mit anderen Regionen zu vergleichen.

Wie könnte insbesondere der Grundwasserleiter unter dem schnell dünner werdenden Thwaites-Gletscher – auch bekannt als „ Doomsday-Gletscher ' – unterscheiden sich von dem unter Whillans, und wie wirken sich diese tiefen Systeme auf den Fluss und die Schmelze des darüber liegenden Eises aus? Aktuelle Modelle des Eisflusses berücksichtigen solche Grundwasserleiter nicht, daher wird dies ein interessantes Forschungsgebiet für die Zukunft sein, sagte Gustafson.

„Wir müssen noch so viel über den Zusammenhang zwischen der Grundwasserhydrologie und dem Rest der Hydrologie des Eisschildes lernen, bevor wir etwas Konkretes darüber sagen können, wie die Grundwasserhydrologie die Auswirkungen verändern kann.“ Klimawandel in der Antarktis“, sagte Chu.

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Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Live-Wissenschaft . Lesen Sie den Originalartikel Hier .