Pod olbrzymią, pozornie nieruchomą czapą lodową Antarktydy, kryje się dynamiczny i złożony świat, o którym ludzkość wie zaskakująco niewiele. Głęboko pod kilometrami lodu, w wiecznej ciemności, znajduje się rozległa sieć rzek i jezior, która odgrywa kluczową rolę w stabilności całego kontynentu, a tym samym w przyszłości globalnego poziomu mórz. Ostatnie odkrycia, możliwe dzięki zaawansowanej technologii satelitarnej, rzuciły nowe światło na ten ukryty system wodny, ujawniając, że jest on znacznie bardziej aktywny i złożony, niż dotychczas przypuszczano. U podstaw tego przełomu leży identyfikacja aż 85 dotychczas nieznanych jezior podlodowcowych, co zwiększyło liczbę znanych aktywnych zbiorników wodnych pod lodem Antarktydy o ponad pięćdziesiąt procent.

Satelitarne oko, które przenika lód

To rewolucyjne odkrycie nie byłoby możliwe bez niestrudzonej pracy satelity CryoSat Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Wystrzelony w 2010 roku CryoSat został zaprojektowany z jednym głównym celem: precyzyjnym pomiarem grubości polarnego lodu morskiego i monitorowaniem zmian wysokości lądolodów na Grenlandii i Antarktydzie. Jego kluczowy instrument, wysokościomierz radarowy, jest w stanie wykryć nawet najmniejsze, subtelne zmiany wysokości powierzchni lodu. To właśnie ta zdolność pozwoliła naukowcom "zobaczyć", co dzieje się kilometry pod powierzchnią. Mianowicie, gdy jezioro podlodowcowe napełnia się wodą, powierzchnia lodu nad nim nieznacznie się unosi, czasami zaledwie o kilka metrów. Gdy jezioro opróżnia się, powierzchnia opada. Analizując dane zebrane w ciągu całej dekady, od 2010 do 2020 roku, badacze zdołali stworzyć szczegółową mapę tych cykli napełniania i opróżniania, odkrywając lokalizacje jezior, które do tej pory były całkowicie niewidoczne.

Dzięki tej dziesięcioletniej serii danych naukowcy zdołali zidentyfikować 12 pełnych cykli napełniania i opróżniania, co zwiększyło łączną liczbę zarejestrowanych takich zdarzeń na świecie do 48. Jest to znaczący postęp w zrozumieniu procesów, które ze względu na swoją niedostępność są niezwykle trudne do obserwacji. Jak wyjaśniła Sally Wilson, doktorantka na Uniwersytecie w Leeds i główna autorka badania opublikowanego w prestiżowym czasopiśmie Nature Communications, wiedza na temat jezior podlodowcowych i przepływu wody pod lodem była bardzo ograniczona właśnie dlatego, że są one ukryte pod setkami, a nawet tysiącami metrów lodu. Obserwacja tych zjawisk w takich warunkach stanowi ogromne wyzwanie naukowe.

Rozszerzona mapa ukrytego świata wodnego

Dzięki odkryciu 85 nowych jezior, łączna liczba znanych aktywnych podlodowcowych zbiorników wodnych na Antarktydzie wzrosła do 231. Ale znaczenie badania wykracza poza zwykłe liczenie. Badanie ujawniło również nowe, dotychczas nieznane drogi drenażu pod lądolodem, w tym pięć połączonych ze sobą sieci jezior podlodowcowych. Sugeruje to istnienie złożonego "systemu wodociągowego", który transportuje ogromne ilości wody pod lodem, wpływając na dynamikę całego lądolodu.

Profesor Anna Hogg z Uniwersytetu w Leeds, współautorka badania, podkreśliła fascynujące spostrzeżenie, że obszary jezior podlodowcowych mogą się zmieniać podczas różnych cykli napełniania i opróżniania. "To pokazuje, że hydrologia podlodowcowa Antarktydy jest znacznie bardziej dynamiczna, niż wcześniej sądzono, dlatego musimy kontynuować monitorowanie tych jezior, w miarę jak będą się rozwijać w przyszłości" - podkreśliła. Ta dynamika jest kluczowa dla zrozumienia, jak zachowuje się lądolód i jak zareaguje na dalsze zmiany klimatyczne.

Jak powstają i dlaczego są ważne jeziora podlodowcowe?

Woda z topnienia podlodowcowego powstaje w wyniku połączenia dwóch procesów: ciepła geotermalnego promieniującego z wnętrza Ziemi oraz ciepła wytwarzanego przez tarcie, gdy masywne lodowce powoli przesuwają się po skalistym podłożu. Woda ta może gromadzić się w zagłębieniach skalnych, tworząc jeziora, które okresowo się opróżniają. Przepływ tej wody ma niezwykle ważną konsekwencję: działa jak smar, zmniejszając tarcie między lodem a skałą, na której spoczywa. Zmniejszone tarcie pozwala na szybsze zsuwanie się lodu w kierunku oceanu, co przyspiesza proces utraty masy lodowej z kontynentu i bezpośrednio przyczynia się do globalnego wzrostu poziomu mórz.

Jednak nie wszystkie jeziora podlodowcowe są aktywne. Wiele z nich uważa się za stabilne, ponieważ nie wiadomo, czy się napełniają lub opróżniają. Największym znanym jeziorem podlodowcowym na świecie jest Jezioro Wostok, położone pod prawie czterema kilometrami lodu we wschodniej Antarktydzie. Szacuje się, że zawiera od 5 000 do 65 000 kilometrów sześciennych wody, co wystarczyłoby, aby napełnić i przelać Wielki Kanion co najmniej 25 razy. Chociaż Wostok uważa się za stabilne, jego ewentualne opróżnienie miałoby kataklizmiczne konsekwencje dla stabilności antarktycznego lądolodu, cyrkulacji otaczającego oceanu, ekosystemów morskich i, oczywiście, globalnego poziomu mórz. Służy ono jako potężne przypomnienie o ogromnych siłach działających pod lodem.

Brakujące ogniwo w modelach klimatycznych

Jeden z najważniejszych wkładów tego badania leży w jego zastosowaniu do modelowania klimatu. Istniejące modele numeryczne używane do prognozowania wkładu całych lądolodów we wzrost poziomu mórz często nie uwzględniają hydrologii podlodowcowej. Mówiąc prościej, złożony system wodny pod lodem stanowi "brakujące ogniwo" w naszych przewidywaniach przyszłości.

Sally Wilson wyjaśnia: "Mapując, gdzie i kiedy te jeziora są aktywne, możemy zacząć kwantyfikować ich wpływ na dynamikę lodu i ulepszać prognozy przyszłego wzrostu poziomu mórz." Nowe zbiory danych dotyczące lokalizacji, zasięgu i serii czasowych zmian jezior podlodowcowych będą nieocenione dla rozwoju bardziej zaawansowanych modeli, które dokładniej odzwierciedlają rzeczywiste procesy. Martin Wearing, koordynator Klastra Nauk Polarnych w ESA, potwierdził znaczenie misji CryoSat, podkreślając, że po raz kolejny dowodzi ona swojej kluczowej roli w poprawie naszego zrozumienia regionów polarnych. Im więcej wiemy o złożonych procesach wpływających na antarktyczny lądolód, w tym o przepływie wody z topnienia u jego podstawy, tym dokładniej będziemy w stanie przewidzieć skalę przyszłego wzrostu poziomu mórz – co jest informacją o żywotnym znaczeniu dla całej ludzkości.