Phát hiện những hồ nước bí ẩn chứa 'đá quý' dưới lớp băng Nam Cực

Những hồ này lấp đầy và thoát nước theo các chu kỳ bí ẩn có thể ảnh hưởng đến tốc độ di chuyển của tảng băng cũng như cách thức và vị trí nước tan chảy đến Nam Đại Dương. Ngược lại, dòng chảy này có thể thay đổi các dòng chảy ở Nam Đại Dương và có khả năng ảnh hưởng đến lưu thông đại dương trên toàn thế giới.

"Đó không chỉ là tảng băng mà chúng ta đang nói đến. Chúng tôi thực sự đang nói về một hệ thống nước được kết nối với toàn bộ hệ thống Trái đất," trưởng nhóm nghiên cứu Matthew Siegfried, một nhà địa vật lý tại Trường Mỏ Colorado, cho biết.

Hồ nước ẩn mình

Các hồ nằm ở dưới cùng của tảng băng, nơi băng gặp lục địa Nam Cực đầy băng. Không giống như ở Greenland , nơi nước tan chảy từ bề mặt băng qua các khe và lỗ được gọi là moulin, các hồ ở Nam Cực hình thành từ bên dưới lớp băng, có thể là do áp suất, ma sát và có lẽ là nhiệt địa nhiệt.

Hệ thống nước này hầu như không thể nhìn thấy cho đến khi sứ mệnh ICESat của NASA ra đời vào năm 2003. Vệ tinh ICESat sử dụng tia laser để đo chính xác độ cao của băng ở Nam Cực. Năm 2007, nhà băng học Helen Amanda Fricker của Viện Hải dương học Scripps đã kết nối những thay đổi về độ cao do ICESat đo được với động lực của các hồ sâu dưới bề mặt băng. Khi các hồ rút nước và lấp đầy, băng ở trên tăng và giảm, đưa ra những gợi ý về những gì đang xảy ra bên dưới.

Bước đột phá của Fricker đã mở ra khả năng theo dõi hệ thống hồ nước theo thời gian. Tuy nhiên, ICESat chỉ thu thập dữ liệu trong sáu năm. Cơ quan vũ trụ châu Âu tương đương, CryoSat-2, đã thu thập dữ liệu tương tự bắt đầu từ năm 2010 nhưng trên một khu vực rộng hơn và độ chính xác kém hơn. Vào tháng 9 năm 2018, NASA đã phóng một vệ tinh mới, ICESat-2, thu thập dữ liệu có độ chính xác cao nhất từ ​​trước đến nay.

“Dữ liệu có độ chính xác cao đến mức chúng tôi thực sự có thể bắt đầu vạch ra ranh giới hồ trên bề mặt", Siegfried nói.

Một hệ thống động

Trong nghiên cứu mới, Siegfried và Fricker đã kết hợp dữ liệu từ ICESat, CryoSat-2 và ICESat-2 để theo dõi những thay đổi trong hệ thống hồ dưới băng từ tháng 10 năm 2003 đến tháng 7 năm 2020. Họ tập trung vào ba khu vực có độ phủ vệ tinh tốt và các hồ đang hoạt động được biết đến.

Tại ranh giới Mercer và Whillans, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy hai hồ mới, được họ đặt tên là Hồ băng Lower Conway và Hồ băng Lower Mercer. Họ cũng phát hiện ra rằng, những gì được cho là một hồ dưới dòng băng MacAyeal thực ra là hai.

Theo thời gian, những hồ này đã trải qua sự thay đổi lớn. Các hồ bên dưới ranh giới dòng băng Mercer và Whillans hiện đang trải qua giai đoạn thoát nước thứ ba trong 17 năm. Trong khi đó, tất cả các hồ bên dưới dòng băng MacAyeal đều theo mô hình thoát nước và lấp đầy của riêng chúng. Hồ ở dưới cùng đã trải qua bốn lần lấp cống trong suốt thời gian nghiên cứu, mỗi lần chỉ mất khoảng một năm để hoàn thành. Hồ thứ hai thoát nước từ năm 2014 đến năm 2015 và hiện đang đầy lại, trong khi hồ thứ ba chỉ rút nước nhẹ từ năm 2016 đến năm 2017. Trong khi đó, các hồ bên dưới Academy Glacier rút nước từ năm 2009 đến 2018.

Các nhà nghiên cứu đang tìm ra mối liên hệ giữa các hồ dưới băng và đại dương. Vào tháng 1 năm nay, một nghiên cứu do Fricker đồng tác giả đã phát hiện ra rằng lượng nước thoát của một hồ trên Thềm băng Amery ở Đông Nam Cực đã xả tới 750 tỷ lít nước vào đại dương chỉ trong ba ngày.