Ледники, которые истощают ледяные щиты, такие как Антарктида или Гренландия, часто впадают в океан, заканчиваясь почти вертикальными скалами. Когда ледник стекает в море, от него откалываются куски льда. Хотя много отелов происходит, когда океан тает перед льдом, а ледяной утес наверху падает вниз, новое исследование представляет другой метод отела: сползание. И этот процесс может отколоть гораздо более крупные куски льда с большей скоростью.
Исследование ледяных скал было вызвано полетом на вертолете над ледниками Якобсхавн и Хельхейм на восточном побережье Гренландии. Хельхейм резко обрывается в океане почти вертикальными ледяными утесами, достигающими 30-этажной высоты (100 метров). Во время полета ученые увидели большие трещины (называемые расселинами) на поверхности льда, которые шли к концу ледника.
«Геологи потратили десятилетия, даже столетия, беспокоясь об оползнях», - говорит Ричард Элли, соавтор новой статьи по геологии. Оползень возникает, когда масса породы или отложений теряет часть своей прочности, отрывается от соседней земли и соскальзывает вниз по склону. Как правило, обвалы отмечены крутым уступом, где материал откололся, за которым следует блок материала, сдвинутый вниз по склону.
Элли говорит, что исследовательская группа отметила, что особенности ледника Хельхейм типичны для того, что можно увидеть в склонном к оползням земном ландшафте, и они задались вопросом, может ли лед постичь та же участь. «У вас есть трещина, которая служит уступом, а затем вы получаете максимальное напряжение [внутри льда] на уровне воды», - говорит он.
Чтобы проверить, происходит ли падение на ледяных скалах, команда наблюдала за ледником Хельхейм во время отела, используя наземную радиолокационную интерферометрию с реальной апертурой. Они измеряли скорость, положение и движение откалывающегося льда. Исследователи наблюдали ускорение ледяного потока непосредственно перед первоначальным спадом, за которым последовал вращающийся откол ледника на всю толщину льда, включая всю оставшуюся ледяную скалу, достигающую как выше, так и ниже уровня воды.
Снятие веса верхнего льда путем оседания способствует тому, что нижележащий лед всплывает вверх. «Поскольку он все еще прикреплен сзади, он будет немного вращаться», - говорит Элли. Вращение приводит к образованию трещины на дне ледника, когда лед изгибается. В свою очередь, трещина может ослабить лед, вызывая сильное откалывание - все это вызвано первоначальным оползнем на вершине ледяного утеса.
После наблюдения за отелом, спровоцированным оползнем, команда смоделировала, когда наиболее вероятно оползание на ледяном утесе. При моделировании учитывалось разрушение ледяных скал при растяжении, сдвиге и сжатии, а также учитывались характеристики льда. Ученые обнаружили, что скалы, достигающие высоты более 100 метров льда над водой, могут обрушиваться.
Элли говорит, что регулярные отелы происходят относительно медленно, например, когда фронт льда со временем тает, подрезая лед и ослабляя скалу. «Но это не будет происходить очень, очень, очень быстро, потому что вам придется ждать, пока таяние подорвет его», - говорит он.
При оседании отел происходит без ожидания таяния. «Мы пойдем вниз… базальная трещина… бум», - говорит он, отмечая, что когда произойдет отел, он пройдет 100 метров льда над водой - и 900 метров под водой - очень быстро.
И 1000 метров ледового отела за раз - это не предел. Элли говорит, что в некоторых местах Антарктиды ледниковое ложе может находиться на глубине от 1500 до 2000 метров ниже уровня моря, создавая гораздо более высокую скалу над водой. Он говорит, что беспокойство вызывает то, что более высокие скалы еще более подвержены обвалу. «Страшно то, что если части западной Антарктиды начнут делать то, что делает Хельхейм, то в течение следующих ста лет модели показывают, что мы получим быстрое повышение уровня моря со скоростью, превышающей прогнозируемую», - говорит Элли.
Понимание процесса резкого спада стало результатом совместных усилий, говорит Элли, и в ближайшем будущем запланированы дополнительные исследования. «Мы хотим понять, каковы правила разрушения [льда] в результате этого и других процессов», - говорит Элли, добавляя, что они надеются собрать больше данных наблюдений, а также уточнить свои модели, чтобы лучше понять процесс разрушения. «Еще есть над чем работать».
Исследование проводилось при поддержке НАСА, Национального научного фонда и Научно-исследовательского института Абу-Даби при Нью-Йоркском университете.