Ученые измерили температуру огромного участка морского дна в Северном Ледовитом океане в ходе нового исследования, проведенного Геологической службой США и Геологической службой Канады. Исследование, опубликованное в Журнале геофизических исследований, сопровождается публикацией большого набора данных о морских тепловых потоках, собранных Геологической службой США с ледяного острова, дрейфующего в Северном Ледовитом океане в период с 1963 по 1973 год. Эти никогда ранее не публиковавшиеся данные значительно расширяют количество измерений морского теплового потока в высоких широтах Северного Ледовитого океана.
Данные о тепловом потоке в морской среде используют температуры в отложениях, расположенных вблизи морского дна, как показатель того, насколько горяч внешний слой Земли. Эти данные можно использовать для проверки теорий тектоники плит, предоставления информации о резервуарах нефти и газа, определения структуры слоев горных пород и вывода о характере циркуляции флюидов через трещины в этих слоях горных пород.
Начиная с 1963 года, ныне отставной ученый Геологической службы США Артур Лахенбрух и его группа исследователей провели 356 измерений морского теплового потока и собрали более 500 образцов донных отложений, работая в хижине, установленной на Ледяном острове Флетчера, площадью 30 квадратных метров. трехкилометровая льдина, известная также как Т-3. Эти измерения теплового потока Северного Ледовитого океана, проведенные Геологической службой США в течение 10 лет, представляют собой гораздо больше, чем число, доступное для атлантической окраины США.
Ледяной остров T-3 находился в ведении Лаборатории арктических исследований ВМС США и Управления военно-морских исследований. Исследователи из Геологической службы США, Земной обсерватории Ламонта-Доэрти (LDEO) и других учреждений работали над Т-3 в течение нескольких месяцев с 1962 по 1974 год. В течение этого периода LDEO записывала навигационные и геофизические данные с часовыми интервалами и Геологическая служба США также выпустила этот набор данных T-3 в сотрудничестве с бывшим исследователем LDEO Джоном К. Холл, Геологическая служба Израиля (на пенсии).
За десятилетие исследований Геологической службы США океанские течения и движение полярного льда перенесли Т-3 Ледяной остров почти на 21 000 км (13 050 миль) через западную часть Северного Ледовитого океана, которая известный как Амеразийский бассейн. Это остается одним из самых отдаленных и наименее изученных мест на Земле даже сегодня, что делает большое количество измерений теплового потока, опубликованных Геологической службой США, еще более примечательным..
Геологическая служба США провела измерения морского теплового потока, опустив зонд, оснащенный тепловыми датчиками, через постоянное отверстие во льду, пока зонд не вошёл на морское дно. Зонд зафиксировал температуру в отложениях, а также извлек керн отложений, который использовался для других измерений исследователями Геологической службы США и их коллегами из Университета Висконсина.
В статье Journal of Geophysical Research, описывающей эти измерения, геофизик Геологической службы США Кэролин Руппель и соавторы объединяют устаревшие данные о тепловом потоке T-3 с современными сейсмическими изображениями. Эти сейсмические данные Северного Ледовитого океана собираются ледоколами, делающими снимки на глубине от сотен до тысяч метров (до многих миль) ниже морского дна, чтобы выявить структуры отложений и горных пород, разломы и другие особенности.
Некоторые из современных сейсмических данных, использованных в статье, были собраны или скомпилированы в рамках проектов США и Канады по расширенному континентальному шельфу, ведущие ученые которых, геофизик Геологической службы США Дебора Хатчинсон и исследователь Геологической службы Канады Дэвид Мошер, выступили соавторами нового исследования.. В число других соавторов входят Лахенбрух и бывший ученый Геологической службы США Роберт Манро, который провел лабораторные тепловые измерения извлеченных образцов отложений на Т-3.
В новой статье анализируется изменчивость набора данных о тепловом потоке Т-3 и показано, что температуры морского дна и верхних слоев земной коры не зависят от батиметрии или толщины отложений. Анализ также показывает, что высокая изменчивость теплового потока на хребте Альфа, который образовался, когда горячая точка мантии вызвала создание Высокоарктической большой магматической провинции, согласуется с тонким осадочным покровом над трещиноватыми породами фундамента, пронизанными циркулирующими флюидами.
Новое исследование также подтверждает результаты, полученные в 1960-х годах Лахенбрухом и его коллегой Б. Воном Маршаллом. Они предположили, что различия в составе слоев горных пород между Канадской котловиной и хребтом Альфа могут объяснить аномалию теплового потока на границе между этими провинциями.