Подо льдом горячо: процессы в недрах Земли меняют поведение ледяного щита Гренландии

Ледниковый щит Гренландии тает неравномерно, и причина этого может скрываться гораздо глубже, чем поверхность льда. Новое исследование показывает, что тепло, идущее из мантии Земли, играет заметную роль в том, как именно и где быстрее теряется лед. Различия в температуре и свойствах пород под островом создают контрасты в поведении ледяного щита. Об этом сообщает Earth. com со ссылкой на международную группу исследователей.

Фото: Designed by Freepik by freepik is licensed under publik domain

Ледник

Что учёные узнали о тепле под Гренландией

Команда специалистов под руководством Университета Оттавы совместно с учёными из Дании и Нидерландов разработала трёхмерные температурные модели верхней мантии под Гренландией и северо-восточной Канадой. Эти модели позволили впервые детально сравнить тепловую структуру восточных и западных регионов.

Результаты показали, что вязкость верхней мантии — горячей породы под земной корой — может различаться в тысячу раз от одного района к другому. Такие контрасты напрямую влияют на то, как земная кора реагирует на нагрузку льда и как движется сам ледниковый щит.

Геотермальное тепло и базальное таяние льда

Таяние льда снизу, так называемое базальное таяние, во многом зависит от базального теплового потока — тепла, которое поднимается из недр Земли и нагревает лёд у основания. Ранее учёные уже находили под Гренландией зону повышенного геотермального тепла, связанную с исландским мантийным шлейфом.

Новое исследование уточняет эту картину, показывая, что распределение тепла гораздо сложнее и отражает общую тепловую асимметрию планеты. Это особенно важно на фоне масштабной потери льда: с 1992 по 2020 год Гренландия, по предыдущим оценкам, лишилась около 5,4 триллиона коротких тонн льда.

"Наши новые региональные температурные модели показывают значительные боковые изменения в тепловой структуре Земли под Гренландией", — отметил руководитель исследования доктор Парвиз Жарбурлу, говорится в публикации Earth. com.

Как глубинные процессы влияют на движение льда

Гренландия располагается на коре, сформированной сложной тектонической историей — вулканической активностью, замедленными движениями плит и изменениями внутри мантии. В результате под островом чередуются более тёплые и более холодные участки.

Там, где породы теплее, сопротивление между льдом и основанием уменьшается. Это облегчает скольжение ледяного щита и может ускорять его движение в отдельных регионах. Именно такие глубинные контрасты помогают объяснить, почему одни районы Гренландии истончаются быстрее других, даже при схожих климатических условиях на поверхности.

Связь с данными спутников и GPS

Новая тепловая модель также проливает свет на наблюдения со спутников. Учёные давно фиксируют неравномерные изменения гравитации и высоты поверхности по всему ледниковому щиту. Теперь становится ясно, что глубокие температурные различия могут влиять на эти сигналы.

Даже небольшие изменения температуры в мантии способны менять прочность коренных пород. Это, в свою очередь, определяет, как земная кора прогибается или поднимается при таянии или накоплении льда. Такие медленные вертикальные движения хорошо видны в данных GPS как постепенные наклоны поверхности.

Горячая точка подо льдом

Температурный узор под Гренландией выстраивается вдоль следа древнего мантийного шлейфа — горячей точки, оставленной в движущейся земной коре. Независимые сейсмические исследования ранее уже указывали на коридор более тёплой мантии под частью острова.

Тепловые контрасты влияют и на то, как твёрдая Земля изгибается под нагрузкой льда. Этот изгиб задаёт темп вертикальных движений суши и меняет напряжение у основания ледяного щита, что дополнительно отражается на динамике таяния.

От глубинного тепла к уровню моря

Исследователи построили вероятностную модель, объединив сейсмические скорости, гравитационные аномалии и данные о тепловом потоке. Такой подход, называемый совместной инверсией, позволяет снизить неопределённость каждого отдельного набора данных.

Полученные температурные поля используются в моделях гляциоизостатической коррекции — медленного подъёма земной коры после таяния льда. Более точные оценки вязкости уменьшают погрешности при расчётах потери ледяной массы и интерпретации гравитационных измерений.

Современные наблюдения и новые риски

Давление на систему усиливается и сегодня. По данным индикатора, в 2023 году Гренландия потеряла около 195 миллиардов коротких тонн льда — резкое годовое снижение.

При этом моделирование всё ещё сильно зависит от карт геотермального тепла. Анализ 2024 года показал, что разные тепловые карты дают противоречивые оценки базального таяния примерно на трети ледникового щита.

Как это меняет климатические прогнозы

Новые трёхмерные карты позволяют моделям ледников и уровня моря учитывать реальные различия температуры и вязкости в глубине, а не усреднённые значения. Это помогает точнее отделить влияние океана и атмосферы от процессов, связанных с твёрдой Землёй.

"Эта работа наглядно показывает, как знания о твёрдой Земле повышают нашу способность понимать климатическую систему", — подчеркнул доктор Жарбурлу.

Сравнение: поверхностные и глубинные факторы таяния

Поверхностные факторы, такие как температура воздуха и океанские течения, напрямую воздействуют на лёд сверху и по краям. Глубинные же процессы работают снизу, влияя на скольжение и устойчивость ледникового щита. Совмещение этих подходов даёт более полную картину и снижает риск ошибок в прогнозах.

Плюсы и минусы учёта глубинного тепла

Учет тепла мантии повышает точность моделей и помогает объяснить региональные различия таяния. Это особенно важно для прогнозов уровня моря.
В то же время такие модели сложны и требуют большого объёма данных, а их результаты всё ещё чувствительны к качеству исходных тепловых карт.

Популярные вопросы о таянии льда в Гренландии

Почему лёд тает неравномерно?
На процесс влияют как климатические условия, так и различия в тепле и свойствах пород под ледником.

Насколько важно геотермальное тепло по сравнению с потеплением климата?
Оно не заменяет климатические факторы, но существенно дополняет их, особенно на региональном уровне.

Помогут ли новые модели точнее прогнозировать рост уровня моря?
Да, более детальные данные о глубинной структуре Земли делают такие прогнозы надёжнее.