Thermomechanical coupling shapes the Antarctic Ice Sheet’s internal structure
यह अध्ययन अंटार्कटिक आइस शीट की आंतरिक संरचना का पहला महाद्वीप-व्यापी मानचित्र प्रस्तुत करता है, जो यह प्रकट करता है कि इसकी स्तरीकरण और एनिसोट्रॉपी (anisotropy) थर्मोमैकेनिकल कपलिंग द्वारा आकार लेती है, विशेष रूप से विस्थापन क्रीप (dislocation creep) की शुरुआत और आधारभूत तापमान विविधताओं द्वारा, जो सामूहिक रूप से आइस शीट की गतिशीलता और भविष्य के विकास को नियंत्रित करते हैं।
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पृथ्वी की ध्रुवीय बर्फ की चादरों की कल्पना ठोस, जमी हुई ब्लॉकों के रूप में नहीं, बल्कि क्रिस्टल की विशाल, धीमी गति वाली नदियों के रूप में करें। ये नदियाँ अपने ही अत्यधिक वजन के नीचे बहती हैं, खिंचती हैं और दबती हैं, लेकिन वे पानी या यहाँ तक कि सामान्य चट्टान की तरह व्यवहार नहीं करती हैं। बर्फ के भीतर, बर्फ छोटे क्रिस्टलों से बनी होती है जो घूम सकते हैं और विशिष्ट पैटर्न में एक पंक्ति में व्यवस्थित हो सकते हैं, ठीक वैसे ही जैसे लोगों की भीड़ किसी मंच की ओर मुड़ती है। इस पंक्तिबद्ध होने की प्रक्रिया को "क्रिस्टलोग्राफिक प्रेफर्ड ओरिएंटेशन" कहा जाता है, जो यह बदल देती है कि बर्फ कैसे चलती है और ध्वनि तरंगें इसके माध्यम से कैसे यात्रा करती हैं। इसके अलावा, अत्यधिक ठंड में भी, क्रिस्टल के दानों के बीच सूक्ष्म मात्रा में पानी मौजूद हो सकता है, जो एक चिकने स्नेहक (लुब्रिकेंट) की तरह काम करता है जो बर्फ को आसानी से बहने में मदद करता है। वैज्ञानिक लंबे समय से संदेह करते रहे हैं कि ये आंतरिक संरचनाएं और छिपा हुआ पानी यह अनुमान लगाने के लिए महत्वपूर्ण हैं कि बर्फ की चादरें कितनी तेजी से पिघलेंगी और समुद्र में खिसकेंगी, जो सीधे तौर पर यह प्रभावित करता है कि दुनिया भर में समुद्र का स्तर कितना बढ़ेगा। हालाँकि, क्योंकि बर्फ मील मोटी है और बर्फ के नीचे दबी हुई है, इसके भीतर झांकना एक सीलबंद, जमे हुए सूटकेस की सामग्री का अनुमान लगाने की कोशिश करने जैसा रहा है।
यहाँ एक नया अध्ययन है जो अंटार्कटिक आइस शीट के लिए एक विशाल, महाद्वीप-आकार के एक्स-रे मशीन की तरह काम करता है। शोधकर्ताओं ने दूर के भूकंपों से उत्पन्न ध्वनि तरंगों का उपयोग किया—जो पृथ्वी के माध्यम से यात्रा करती हैं और बर्फ के निचले हिस्से से टकराकर वापस आती हैं—ताकि पूरे महाद्वीप में बर्फ की आंतरिक संरचना का मानचित्र बनाया जा सके। उन्होंने पाया कि बर्फ एक समान नहीं है; यह एक अलग ऊपरी और निचले हिस्से वाले लेयर्ड केक की तरह है। बर्फ का ऊपरी एक-तिहाई हिस्सा अपेक्षाकृत "शांत" और यादृच्छिक (रैंडम) है, जिसमें क्रिस्टल सभी दिशाओं में इशारा करते हैं, जिससे यह लगभग आइसोट्रोपिक (हर दिशा में समान) बन जाता है। लेकिन उससे नीचे, बर्फ के निचले दो-तिहाई हिस्से में एक नाटकीय परिवर्तन होता है। यहाँ, क्रिस्टल और उनके बीच के सूक्ष्म पानी के कण एक विशिष्ट, झुके हुए पैटर्न में संरेखित होते हैं। यह संरेखण यादृच्छिक नहीं है; यह ऊर्ध्वाधर (वर्टिकल) से लगभग 30 डिग्री झुकता है, और उसी दिशा में इशारा करता है जिस दिशा में ग्लेशियर के प्रवाह द्वारा बर्फ को दबाया जा रहा है।
अध्ययन सुझाव देता है कि यह आंतरिक "झुकाव" ऊपर से गुरुत्वाकर्षण द्वारा बर्फ के कुचले जाने और किनारे से नदी के प्रवाह द्वारा दबाए जाने का सीधा परिणाम है। यह ऐसा है जैसे बर्फ के क्रिस्टल एक समन्वित नृत्य कर रहे हों, दबाव से बचने के लिए झुक रहे हों। शोधकर्ताओं ने तापमान और इस संरचना के बीच एक मजबूत संबंध भी पाया: बर्फ की चादर के गर्म हिस्सों में (नीचे पिघलने के बिंदु के करीब), क्रिस्टल के बीच उस सूक्ष्म "चिकने" पानी की अधिक मात्रा होती है। यह अतिरिक्त पानी बर्फ को और भी अधिक एनिसोट्रोपिक (दिशात्मक रूप से निर्भर) और कमजोर बनाता है, जिससे इसे तेजी से बहने में मदद मिलती है। शोध पत्र इन निष्कर्षों के लिए अन्य स्पष्टीकरणों को स्पष्ट रूप से खारिज करता है, जैसे कि यह विचार कि परिवर्तन केवल गर्मी के कारण हुए हैं, या नीचे की नरम मिट्टी के कारण, या क्रिस्टल के बिल्कुल सीधा ऊपर की ओर संरेखित होने के कारण। इसके बजाय, डेटा क्रिस्टल के संरेखित होने और उन्हें चिकना करने वाले पानी के बीच एक जटिल साझेदारी की ओर संकेत करता है, जो बर्फ के विरूपण (डेफॉर्मेशन) के विशिष्ट तरीके से संचालित होता है। पूरे महाद्वीप में इस छिपी हुई, झुकी हुई संरचना का मानचित्र बनाकर, लेखक यह बताते हैं कि बर्फ कैसे बहती है, जो वैज्ञानिकों को भविष्य में समुद्र के स्तर में वृद्धि के बारे में बेहतर भविष्यवाणियां करने में मदद कर सकता है।
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