Thermomechanical coupling shapes the Antarctic Ice Sheet’s internal structure
Questo studio presenta la prima mappa a scala continentale della struttura interna della calotta glaciale antartica, rivelando che la sua stratificazione e anisotropia sono modellate dall'accoppiamento termomeccanico, specificamente dall'insorgenza del creep da dislocazione e dalle variazioni della temperatura basale, che collettivamente governano la dinamica e la futura evoluzione della calotta glaciale.
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Immaginate le calotte polari terrestri non come blocchi di ghiaccio solidi e congelati, ma come giganteschi fiumi di cristallo in lento movimento. Questi fiumi scorrono, si tendono e si schiacciano sotto il proprio immenso peso, ma non si comportano come l'acqua o persino come la roccia comune. In profondità, il ghiaccio è composto da minuscoli cristalli che possono ruotare e allinearsi in schemi specifici, molto simile a una folla di persone che si gira per guardare un palco. Questo processo di allineamento, chiamato "orientazione cristallografica preferenziale", cambia il modo in cui il ghiaccio si muove e come le onde sonore viaggiano attraverso di esso. Inoltre, anche nel gelo intenso, quantità microscopiche di acqua possono esistere tra i grani di cristallo, agendo come un lubrificante scivoloso che fa scorrere il ghiaccio più facilmente. Gli scienziati sospettano da tempo che queste strutture interne e l'acqua nascosta siano cruciali per prevedere quanto velocemente le calotte glaciali si scioglieranno e scivoleranno nell'oceano, il che incide direttamente su quanto si alzerà il livello del mare in tutto il mondo. Tuttavia, poiché il ghiaccio è spesso chilometri e sepolto sotto la neve, sbirciare all'interno è stato come cercare di indovinare il contenuto di una valigia congelata e sigillata senza aprirla.
Entra in gioco un nuovo studio che agisce come una gigantesca macchina per raggi X grande quanto un continente per la calotta glaciale dell'Antartide. I ricercatori hanno utilizzato le onde sonore di terremoti distanti — che viaggiano attraverso tutta la Terra per rimbalzare sul fondo del ghiaccio — per mappare la struttura interna della calotta glaciale in tutto il continente. Hanno scoperto che il ghiaccio non è uniforme; è una torta a strati con una parte superiore e una inferiore distinte. Il terzo superiore del ghiaccio è relativamente "tranquillo" e casuale, con cristalli che puntano in tutte le direzioni, rendendolo quasi isotropo (uguale in ogni direzione). Ma sotto di esso, i due terzi inferiori del ghiaccio subiscono una trasformazione drammatica. Qui, i cristalli e i minuscoli frammenti d'acqua tra di essi si allineano in un modello specifico e inclinato. Questo allineamento non è casuale; si inclina di circa 30 gradi rispetto alla verticale, puntando nella stessa direzione in cui il ghiaccio viene schiacciato dal flusso del ghiacciaio.
Lo studio suggerisce che questo "tilt" interno è un risultato diretto del fatto che il ghiaccio viene schiacciato dalla gravità dall'alto e compresso dal flusso del fiume dai lati. È come se i cristalli di ghiaccio stessero eseguendo una danza sincronizzata, chinandosi per evitare la pressione. I ricercatori hanno anche trovato un forte legame tra temperatura e questa struttura: nelle parti più calde della calotta glaciale (più vicine al punto di fusione sul fondo), c'è più di quell'acqua microscopica "scivolosa" tra i cristalli. Quest'acqua extra rende il ghiaccio ancora più anisotropo (dipendente dalla direzione) e debole, permettendogli di scorrere più velocemente. L'articolo esclude esplicitamente altre spiegazioni per queste scoperte, come l'idea che i cambiamenti siano causati esclusivamente dal calore, dal fango morbido sul fondo o dai cristalli che si allineano perfettamente in verticale. Inveve, i dati puntano a una complessa partnership tra i cristalli che si allineano e l'acqua che li lubrifica, guidata dal modo specifico in cui il ghiaccio viene deformato. Mappando questa struttura inclinata e nascosta in tutto il continente, gli autori forniscono un nuovo, più realistico manuale di istruzioni su come scorre il ghiaccio, il che potrebbe aiutare gli scienziati a fare migliori previsioni sull'innalzamento futuro del livello del mare.
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