Un nuovo studio della NASA aggiunge la prova che una fonte di calore geotermica chiamata pennacchio del mantello si trova in profondità sotto la Marie Byrd Land dell'Antartide, spiegando parte dello scioglimento che crea laghi e fiumi sotto la calotta glaciale. Sebbene la fonte di calore non sia una minaccia nuova o crescente per la calotta glaciale dell'Antartico occidentale, può aiutare a spiegare perché la calotta glaciale è crollata rapidamente in un'era precedente di rapidi cambiamenti climatici, e perché oggi è così instabile.

La stabilità di una calotta glaciale è strettamente correlata a quanta acqua la lubrifica dal basso, permettendo ai ghiacciai di scivolare più facilmente. Comprendere le fonti e il futuro dell'acqua di disgelo sotto l'Antartide occidentale è importante per stimare la velocità con cui il ghiaccio potrebbe essere perso nell'oceano in futuro.

Il substrato roccioso dell'Antartide è intriso di fiumi e laghi, il più grande dei quali è la dimensione del Lago Erie. Molti laghi si riempiono e si drenano rapidamente, costringendo la superficie del ghiaccio a migliaia di piedi sopra di loro a salire e scendere fino a 20 piedi (6 metri). Il movimento consente agli scienziati di stimare dove e quanta acqua deve esistere alla base.

Circa 30 anni fa, uno scienziato dell'Università del Colorado Denver ha suggerito che il calore di un pennacchio di mantello sotto Marie Byrd Land potrebbe spiegare l'attività vulcanica regionale e una caratteristica della cupola topografica. L'imaging sismico molto recente ha supportato questo concetto. Quando Hélène Seroussi del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, prima sentito l'idea, però, "Pensavo fosse pazzesco, " ha detto. "Non ho visto come potremmo avere quella quantità di calore e avere ancora del ghiaccio sopra."

Con poche misurazioni dirette esistenti da sotto il ghiaccio, Seroussi ed Erik Ivins del JPL hanno concluso che il modo migliore per studiare l'idea del pennacchio del mantello era la modellazione numerica. Hanno usato l'Ice Sheet System Model (ISSM), una rappresentazione numerica della fisica delle calotte glaciali sviluppata dagli scienziati del JPL e dell'Università della California, Irvine. Seroussi ha potenziato l'ISSM per catturare le fonti naturali di riscaldamento e trasporto di calore dal congelamento, acqua di fusione e liquida; attrito; e altri processi.

Per assicurare che il modello fosse realistico, gli scienziati hanno attinto alle osservazioni dei cambiamenti nell'altitudine della superficie della calotta glaciale fatte dal satellite IceSat della NASA e dalla campagna aerea Operation IceBridge. "Questi pongono un forte vincolo sui tassi di fusione consentiti, proprio quello che volevamo prevedere, " disse Ivins. Poiché la posizione e la dimensione del possibile pennacchio del mantello erano sconosciute, hanno testato una gamma completa di ciò che era fisicamente possibile per più parametri, producendo decine di diverse simulazioni.

Hanno scoperto che il flusso di energia dal pennacchio del mantello non deve essere superiore a 150 milliwatt per metro quadrato. Per confronto, nelle regioni degli Stati Uniti senza attività vulcanica, il flusso di calore dal mantello terrestre è da 40 a 60 milliwatt. Sotto il Parco Nazionale di Yellowstone, un noto punto caldo geotermico, il calore dal basso è di circa 200 milliwatt per metro quadrato in media sull'intero parco, sebbene le singole caratteristiche geotermiche come i geyser siano molto più calde.

Le simulazioni di Seroussi e Ivins utilizzando un flusso di calore superiore a 150 milliwatt per metro quadrato hanno mostrato una fusione eccessiva per essere compatibili con i dati basati sullo spazio, tranne in un luogo:un'area nell'entroterra del Mare di Ross nota per gli intensi flussi d'acqua. Questa regione ha richiesto un flusso di calore di almeno 150-180 milliwatt per metro quadrato per concordare con le osservazioni. Però, l'imaging sismico ha dimostrato che il calore del mantello in questa regione può raggiungere la calotta glaciale attraverso una spaccatura, questo è, una frattura nella crosta terrestre come appare nella Great Rift Valley in Africa.

Si pensa che i pennacchi del mantello siano stretti flussi di roccia calda che salgono attraverso il mantello terrestre e si estendono come un cappello a fungo sotto la crosta. La galleggiabilità del materiale, parte di essa fusa, fa gonfiare la crosta verso l'alto. La teoria dei pennacchi del mantello è stata proposta negli anni '70 per spiegare l'attività geotermica che si verifica lontano dal confine di una placca tettonica, come Hawaii e Yellowstone.

Il pennacchio del mantello di Marie Byrd Land si è formato da 50 a 110 milioni di anni fa, molto prima che si formasse la calotta glaciale dell'Antartico occidentale. Alla fine dell'ultima era glaciale intorno alle 11, 000 anni fa, la calotta glaciale ha attraversato un periodo di rapida, perdita di ghiaccio sostenuta quando i cambiamenti nei modelli meteorologici globali e l'innalzamento del livello del mare hanno spinto l'acqua calda più vicino alla calotta glaciale, proprio come sta accadendo oggi. Seroussi e Ivins suggeriscono che il pennacchio del mantello potrebbe facilitare questo tipo di rapida perdita.

La loro carta, "Influenza di un pennacchio del mantello dell'Antartico occidentale sulle condizioni basali della calotta glaciale, " è stato pubblicato nel Journal of Geophysical Research:Solid Earth .