Вчені вирішили 50-річну загадку про те, що пробило гігантську діру в антарктичному льоду

Взимку в крижаній кірці над антарктичним морем Ведделла, біля підводного піку Мод Райз, іноді відкривається величезна діра, яка зяє, оголюючи темні холодні води внизу. Вперше помічена в 1974 році, вона з’являється не щороку, що змушує вчених замислитися над специфічними умовами, необхідними для її утворення.

За роки, що минули з моменту повторної появи діри у 2016 та 2017 роках, рішення поступово з’явилося. Завдяки поєднанню супутникових знімків, плавучих автономних приладів, тюленів у капелюхах та комп’ютерного моделювання нарешті з’явилися відповіді, які полягають у тому, що вітер тягне шари води, створюючи так звану спіраль Екмана.

“Екманівський транспорт, – каже океанограф Альберто Навейра Гарабато з Саутгемптонського університету у Великій Британії, – був основним відсутнім інгредієнтом, який був необхідний для збільшення сольового балансу і підтримання змішування солі і тепла у напрямку до поверхневих вод”.

Дірки в антарктичному морському льоду, відомі як полыньи, часто можна побачити поблизу берега, які морські ссавці, такі як тюлені та кити, використовують як вікна, щоб перевести подих.

Далі у відкритому морі вони зустрічаються набагато рідше. Насправді, повторювана діра, відома як полінья Мод Райз, змушує вчених ламати голову з того часу, як її вперше помітили на супутниковому знімку півстоліття тому.

У 1974 році гігантська діра була розміром з Нову Зеландію. Вона повернулася у 1975 та 1976 роках, хоча після цього вона поверталася лише на короткий час і слабко, поки вчені не запідозрили, що вона може зникнути назавжди.

Потім, у 2016 та 2017 роках, вона повернулася з помстою: діра в льоду розміром зі штат Мен.

Полінія Мод Райз 2017 року стала найбільшим і найтривалішим прикладом цього явища з 1970-х років, тож науковці взялися до роботи. Компіляція даних, зібраних з вищезгаданих джерел, показала, що на виникнення полярного сяйва вплинула низка різних факторів, і всі вони повинні були вишикуватися саме так, як потрібно, щоб утворилася полярна зірка.

Антарктичний тюлень-слон у маленькому сенсорному капелюшку. (Ден Коста / Каліфорнійський університет, Санта-Крус)

Одним з факторів стала кругова течія навколо моря Уедделла, яка виявилася особливо сильною в 2016 і 2017 роках, що призвело до підйому теплої, особливо солоної води.

“Цей апвелінг допомагає пояснити, як може танути морський лід”, – пояснює океанограф Фаб’єн Роке з Гетеборзького університету у Швеції.

“Але коли морський лід тане, це призводить до освіження поверхневих вод, що, в свою чергу, повинно зупинити змішування. Отже, має відбуватися інший процес, щоб полінія продовжувала існувати. Має бути додаткове надходження солі звідкись”.

Сіль може значно знизити температуру замерзання води, тому, якщо вода в поліні особливо солона, це може пояснити стійкість діри. Тож команда повернулася до даних, а також до комп’ютерних моделей океану, щоб з’ясувати, звідки взялася додаткова сіль.

Вони визначили, що турбулентні вихори, які утворюються, коли течія Ведделла протікає навколо підняття Мод Райз, переносять сіль на вершину підводної гори.

Звідти її переносить екманівський транспорт. Це відбувається, коли вітер дме над поверхнею океану, створюючи опір. Воду не лише тягне за собою, але й відхиляє вбік, як хвилі на човні, змушуючи воду закручуватися, як гвинт. Коли верхній шар води віддаляється з вітром, вода піднімається знизу, щоб замінити його.

У випадку з полінією Піднесення Мод, ця висхідна вода приносить з собою накопичення солі, що витає навколо Піднесення Мод, не даючи ополонці замерзнути.

Цей ключ може допомогти вченим передбачити, що станеться з антарктичним морським льодом у майбутньому, що викликає серйозне занепокоєння для глобального клімату. Кліматологи вже прогнозують, що зимові антарктичні вітри стануть сильнішими і частішими, що може призвести до збільшення кількості величезних полярних явищ у найближчі роки.

У свою чергу, це може мати наслідки для світового океану.

“Відбиток поліній може залишатися у воді протягом багатьох років після того, як вони сформувалися, – каже кліматолог Сара Гілле з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, – Вони можуть змінити те, як рухається вода і як течії переносять тепло до континенту. Щільні води, що утворюються тут, можуть поширюватися по всьому світовому океану”.