航磁數據助力科學家推斷西南極洲思韋茨冰川下的高地熱熱流

位於南極洲西部的思韋茨冰川,其冰損貢獻了約 4% 的全球海平面上升。然而近年來觀察到的一些變化,已表明這個數字或很快增加。直到最近,專家們才將之歸因於氣候變化,且冰川的大部分位於與溫暖水團有接觸的海底位置,此外還有英德研究人員剛剛揭示的第三種因素。

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研究配圖 – 1:研究區域概覽

在近日發表於《自然通訊:地球與環境》期刊上發表的一篇文章中,研究人員指出西南極洲思韋茨冰川下方蘊藏着巨大的地熱源。

這個迄今為止最難約束的一個因素,或對數百萬年來的冰塊滑移有較大的影響。因為冰川位於構造海溝中,地殼也比鄰近的東南極洲要薄得多。

與南極洲東部不同,南極洲西部是一個地質相對年輕的區域。此外它並非由地殼厚達 40 公里的大塊連續陸塊組成,而是由幾個相對較小、且大部分相對較薄的地殼塊組成。

這些地殼塊被所謂的溝渠(裂谷)系統彼此隔開,其中許多海溝的地殼只有 17~25 公里厚,因而大部分地面都位於海平面以下 1~2 公里。

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研究配圖 – 2:阿蒙森海區的新磁異常網格和居里深度估計

與此同時,海溝的長期存在,也讓許多研究人員懷疑一件事 —— 即地球內部的大量熱量,會上升至該地區的地標。

研究一作、來自德國阿爾弗雷德·韋格納研究所(AWI)的物理學家 Ricarda Dziadek 博士稱:

“我們的測量表明,在地殼只有 17 至 25 公里厚的地方,思韋茨冰川下方或產生高達每平方米 150 毫瓦的地熱熱流,且與萊茵地塹和東非大裂谷地區記錄的數值相當”。

然而僅基於此,科學家們仍無法確定上升的地球使冰川底部變暖的程度。研究合著者、兼 AWI 地球物理學家的 Karsten Gohl 博士解釋稱:

“冰川底部的溫度取決於許多因素 —— 例如地面由緻密、堅固的岩石,還是數米的水飽和沉積物組成。水能夠非常有效地傳導上升的熱量,但它也會在到達冰川底部之前將熱能帶走”。

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研究配圖 – 3:阿蒙森海扇區地熱熱流、岩石圈彈性厚度和磁異常分佈

不過在談及思韋茨冰川的未來時,熱流或許是一個需要被考慮進去的關鍵因素。Karsten Gohl 補充道:

舉個例子,大量地熱會導致冰川底部不再完全凍結、或者在其表面形成恆定的水膜,兩者都會導致冰塊更容易在地面上滑移。

此外,如果冰架的制動作用消失 —— 正如目前在南極洲西部所觀察到的那樣 —— 隨着地熱增加,冰川的流動可能被大大加速。

據悉,本次研究使用的新地熱熱流圖,基於西南極洲各地區匯總的地磁數據集。研究人員通過複雜的程序,對其進行了整理和分析。

研究合著者、英國南極調查局和國家海洋學研究所的 Fausto Ferraccioli 解釋稱:“從磁場數據推斷地熱熱流,其實是一種久經考驗的方法,但此前主要被用於對地下地質特徵知之甚少的地區”。

最後,科學家們將很快發現他們對思韋茨冰川下方熱流的新評估有多準確。因為一支由英美極地專家帶領的國際團隊(AWI 也參與其中),正在開展一個重大的研究項目。

其計劃收集直至冰川床的岩心樣本、並進行相應的熱流測量,這些發現將為全面驗證來自西南極洲的新熱流圖,而提供最初步的機會。

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