Bên dưới dải băng ở Nam Cực, có một lục địa được bao phủ bởi sông và hồ, trong đó lớn nhất là kích thước của hồ Erie. Trong suốt một năm bình thường, khối băng tan chảy và đóng băng lại, khiến các hồ và sông định kỳ lấp đầy và thoát nước nhanh chóng khỏi dòng nước tan chảy. Quá trình này giúp bề mặt đông lạnh ở Nam Cực dễ dàng trượt xung quanh, và tăng và giảm ở một số nơi cao tới 6 mét (20 feet).
Theo một nghiên cứu mới do các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của NASA, có thể có một lớp phủ bên dưới khu vực được gọi là Marie Byrd Land. Sự hiện diện của nguồn nhiệt địa nhiệt này có thể giải thích một số sự tan chảy diễn ra bên dưới tấm và tại sao ngày nay nó không ổn định. Nó cũng có thể giúp giải thích làm thế nào các tấm sụp đổ nhanh chóng trong quá khứ trong thời kỳ trước của biến đổi khí hậu.
Nghiên cứu có tiêu đề Ảnh hưởng của một lớp phủ ở Tây Nam Cực trên các điều kiện cơ bản của khối băng, gần đây đã xuất hiện trong Tạp chí nghiên cứu địa vật lý: Trái đất rắn. Nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Helene Seroussi thuộc Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực, với sự hỗ trợ của các nhà nghiên cứu từ Khoa Khoa học Trái đất và Hành tinh tại Đại học Washington và Viện Alfred Wegener, Trung tâm Nghiên cứu Biển và Cực của Helmholtz ở Đức.
Chuyển động của dải băng Nam Cực theo thời gian luôn là mối quan tâm của các nhà khoa học Trái đất. Bằng cách đo tốc độ mà tảng băng tăng và giảm, các nhà khoa học có thể ước tính nơi và lượng nước tan chảy ở đáy. Chính vì những phép đo này mà các nhà khoa học lần đầu tiên bắt đầu suy đoán về sự hiện diện của các nguồn nhiệt bên dưới bề mặt đóng băng ở Nam Cực.
Đề xuất rằng một lớp phủ tồn tại dưới Marie Byrd Land lần đầu tiên được đưa ra 30 năm trước bởi Wesley E. LeMasurier, một nhà khoa học từ Đại học Colorado Denver. Theo nghiên cứu mà ông thực hiện, điều này tạo thành một lời giải thích khả dĩ cho hoạt động núi lửa khu vực và đặc điểm mái vòm địa hình. Nhưng chỉ gần đây hơn là các cuộc điều tra hình ảnh địa chấn đã đưa ra bằng chứng hỗ trợ cho lớp phủ này.
Tuy nhiên, các phép đo trực tiếp của khu vực bên dưới Marie Byrd Land hiện không thể thực hiện được. Do đó, tại sao Seroussi và Erik Ivins của JPL lại dựa vào Mô hình hệ thống băng (ISSM) để xác nhận sự tồn tại của chùm. Mô hình này về cơ bản là một mô tả số về vật lý của tảng băng, được phát triển bởi các nhà khoa học tại JPL và Đại học California, Irvine.
Để đảm bảo rằng mô hình là hiện thực, Seroussi và nhóm của cô đã thu hút các quan sát về sự thay đổi độ cao của dải băng được thực hiện trong suốt nhiều năm. Chúng được thực hiện bởi NASA băng, đám mây và vệ tinh độ cao mặt đất (ICESat) và chiến dịch IceBridge trên không của họ. Các nhiệm vụ này đã đo được dải băng ở Nam Cực trong nhiều năm, điều này đã khiến tot ông tạo ra các bản đồ độ cao ba chiều rất chính xác.
Seroussi cũng tăng cường ISSM để bao gồm các nguồn sưởi ấm và vận chuyển nhiệt tự nhiên dẫn đến đóng băng, tan chảy, nước lỏng, ma sát và các quá trình khác. Dữ liệu kết hợp này đặt các ràng buộc mạnh mẽ về tốc độ tan chảy cho phép ở Nam Cực và cho phép nhóm nghiên cứu thực hiện hàng chục mô phỏng và kiểm tra một loạt các vị trí có thể có cho lớp phủ.
Những gì họ tìm thấy là thông lượng nhiệt gây ra bởi lớp phủ mantle sẽ không vượt quá 150 milliwatts trên một mét vuông. Để so sánh, các khu vực không có hoạt động núi lửa thường trải qua một dòng chảy kỳ diệu từ 40 đến 60 milliwatts, trong khi các điểm nóng địa nhiệt - như một khu vực thuộc Công viên Quốc gia Yellowstone - trải nghiệm trung bình khoảng 200 milliwatts trên một mét vuông.
Khi họ tiến hành mô phỏng vượt quá 150 millwat mỗi mét vuông, tốc độ tan chảy quá cao so với dữ liệu dựa trên không gian. Ngoại trừ ở một địa điểm, đó là một khu vực nằm sâu trong biển Ross, nơi được biết đến là nơi có dòng nước chảy mạnh. Khu vực này đòi hỏi một dòng nhiệt ít nhất 150 đến 180 milliwatts trên một mét vuông để phù hợp với tốc độ tan chảy quan sát được của nó.
Ở khu vực này, hình ảnh địa chấn cũng đã chỉ ra rằng sự nóng lên có thể chạm tới dải băng thông qua một vết nứt trong lớp phủ Trái đất. Điều này cũng phù hợp với một lớp phủ mantle, được cho là những dòng magma hẹp hẹp nổi lên qua lớp phủ Trái đất và lan ra dưới lớp vỏ. Magma nhớt này sau đó bóng bay dưới lớp vỏ và làm cho nó phình lên.
Khi băng nằm trên đỉnh của khối, quá trình này truyền nhiệt vào khối băng, gây ra sự tan chảy và chảy tràn đáng kể. Cuối cùng, Seroussi và các đồng nghiệp của cô cung cấp bằng chứng thuyết phục - dựa trên sự kết hợp của dữ liệu địa chấn và địa chấn - cho một bề mặt bên dưới lớp băng ở Tây Nam Cực. Họ cũng ước tính rằng lớp phủ mantle này hình thành khoảng 50 đến 110 triệu năm trước, rất lâu trước khi dải băng ở Tây Nam Cực ra đời.
Khoảng 11.000 năm trước, khi kỷ băng hà cuối cùng kết thúc, dải băng trải qua thời kỳ mất băng nhanh chóng, kéo dài. Khi mô hình thời tiết toàn cầu và mực nước biển dâng cao bắt đầu thay đổi, nước ấm được đẩy lại gần tảng băng. Nghiên cứu của Seroussi và Irvins cho thấy rằng lớp phủ mantle có thể tạo điều kiện cho loại mất nhanh chóng này ngày nay, giống như trong lần khởi phát cuối cùng của thời kỳ băng hà.
Hiểu được các nguồn gây mất băng ở Tây Nam Cực rất quan trọng khi ước tính tốc độ băng có thể bị mất ở đó, điều này chủ yếu để dự đoán ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Cho rằng Trái đất một lần nữa trải qua những thay đổi nhiệt độ toàn cầu - lần này, do hoạt động của con người - điều cần thiết là tạo ra các mô hình khí hậu chính xác sẽ cho chúng ta biết băng cực sẽ tan nhanh như thế nào và mực nước biển sẽ tăng lên.
Nó cũng cho biết sự hiểu biết của chúng ta về lịch sử hành tinh và sự thay đổi khí hậu của hành tinh chúng ta được liên kết với nhau như thế nào và những ảnh hưởng này đến sự tiến hóa địa chất của nó.
