Un nuovo studio degli scienziati della NASA ha dimostrato che una fonte di calore geotermica chiamata pennacchio di mantello, nel profondo sotterraneo di Marie Bird in Antartide, spiega il rapido scioglimento che crea laghi e fiumi sotto la calotta glaciale. Sebbene la fonte di calore non sia una minaccia nuova o in aumento per la calotta glaciale dell'Antartico occidentale, può aiutare a spiegare perché la calotta glaciale è oggi instabile.
La stabilità di una calotta di ghiaccio è strettamente correlata alla quantità di acqua che scorre dal basso, il che rende i ghiacciai più facili da scivolare. Comprendere le fonti e il futuro dell'acqua di fusione nell'Antartide occidentale è importante per valutare la velocità con cui il ghiaccio può sciogliersi e aumentare i livelli dell'acqua dell'oceano.
I ghiacciai dell'Antartide sono instabili e pieni di fiumi e laghi, il più grande dei quali è il Lago Erie. Molti laghi si riempiono e si drenano rapidamente, facendo salire e scendere la superficie del ghiaccio a migliaia di piedi sopra di loro fino a 6 metri. Il movimento consente agli scienziati di stimare dove e quanta acqua dovrebbe esistere.
Circa 30 anni fa, uno scienziato dell'Università del Colorado Denver ha suggerito che il calore di un pennacchio di mantello sotterraneo di Marie Bird potrebbe spiegare l'attività vulcanica regionale e la funzione topografica della cupola. L'imaging sismico molto recente ha supportato questo concetto.
Con le piccole misurazioni dirette che esistono lungo il ghiaccio, gli scienziati del JPL hanno escogitato un modo migliore per studiare l'idea del pennacchio del mantello attraverso simulazioni numeriche. Hanno usato il Ice Sheet System Model (ISSM), una descrizione numerica della fisica delle calotte glaciali sviluppata dagli scienziati del JPL e dell'Università della California, Irvine.
Per garantire che il modello fosse realistico, gli scienziati hanno monitorato i cambiamenti nella superficie della calotta glaciale utilizzando i dati del satellite IceSat della NASA e la campagna aerea Operazione IceBridge.
Poiché la posizione e le dimensioni del possibile pennacchio del mantello erano sconosciute, hanno testato l'intera gamma di ciò che era fisicamente possibile per diversi parametri, producendo dozzine di simulazioni diverse.
Hanno scoperto che il flusso di energia dal pennacchio del mantello non dovrebbe essere superiore a 150 milliwatt per metro quadrato. Per fare un confronto, nelle regioni degli Stati Uniti senza attività vulcanica, il flusso di calore dal mantello terrestre varia da 40 a 60 milliwatt.
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Nel Parco Nazionale di Yellowstone - un famoso hotspot geotermico - il calore dal basso è di circa 200 milliwatt per metro quadrato in media in tutto il parco, sebbene le singole proprietà geotermiche, come i geyser, siano molto più calde.
Le simulazioni degli scienziati Serucy e Ivins che utilizzano un flusso di calore superiore a 150 milliwatt per metro quadrato hanno mostrato una fusione eccessiva per essere coerente con i dati spaziali tranne che in un punto: un'area profonda nel Mare di Ross nota per flussi d'acqua intensi. Questa area richiedeva un flusso di calore di almeno 150-180 milliwatt per metro quadrato. Tuttavia, l'imaging sismico ha dimostrato che il calore del mantello in questa regione può raggiungere la calotta glaciale attraverso una spaccatura, cioè una rottura nella crosta terrestre, come è apparsa nella Great Rift Valley in Africa.
Si pensa che i pennacchi del mantello siano stretti flussi di roccia che salgono attraverso il mantello terrestre e si diffondono come un cappello a fungo sotto la crosta terrestre. La galleggiabilità del materiale, parte del quale è fuso, fa gonfiare la crosta verso l'alto. La teoria del pennacchio del mantello è stata proposta negli anni '70 per spiegare l'attività geotermica che si verifica lontano dal confine della placca tettonica, come le Hawaii e Yellowstone.
Il pennacchio del mantello di Marie Bird si è formato da 50 a 110 milioni di anni fa, molto prima della comparsa della calotta glaciale dell'Antartico occidentale. Alla fine dell'ultima era glaciale, circa 11.000 anni fa, la calotta glaciale ha attraversato un periodo di rapida e sostenuta perdita di ghiaccio, quando i cambiamenti nelle condizioni meteorologiche globali e l'innalzamento del livello del mare hanno spinto l'acqua calda più vicino alla calotta glaciale, proprio come fa oggi.
"La presenza di questo pennacchio del mantello è importante perché suggerisce che il ghiaccio dell'Antartide è più vulnerabile in quest'area: questo calore aggiuntivo riscalda il ghiaccio, il che suggerisce una maggiore debolezza di fronte ai cambiamenti futuri e passati nell'ambiente", dicono i ricercatori.
