Um novo estudo da NASA acrescenta evidências de que uma fonte de calor geotérmica chamada pluma do manto encontra-se bem abaixo da Terra Marie Byrd da Antártica, explicando parte do derretimento que cria lagos e rios sob o manto de gelo. Embora a fonte de calor não seja uma ameaça nova ou crescente para o manto de gelo da Antártica Ocidental, pode ajudar a explicar por que o manto de gelo entrou em colapso rapidamente em uma era anterior de rápida mudança climática, e por que é tão instável hoje.

A estabilidade de uma camada de gelo está intimamente relacionada à quantidade de água que a lubrifica por baixo, permitindo que as geleiras deslizem mais facilmente. Compreender as fontes e o futuro do degelo sob a Antártica Ocidental é importante para estimar a taxa na qual o gelo pode ser perdido para o oceano no futuro.

O leito rochoso da Antártica está repleto de rios e lagos, a maior delas tem o tamanho do Lago Erie. Muitos lagos enchem e drenam rapidamente, forçando a superfície do gelo a milhares de pés acima deles a subir e descer em até 6 metros. O movimento permite aos cientistas estimar onde e quanta água deve existir na base.

Cerca de 30 anos atrás, um cientista da Universidade do Colorado em Denver sugeriu que o calor de uma pluma do manto sob a Terra Marie Byrd pode explicar a atividade vulcânica regional e uma característica de cúpula topográfica. Imagens sísmicas muito recentes apoiaram esse conceito. Quando Hélène Seroussi do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, ouvi pela primeira vez a ideia, Contudo, "Eu pensei que era uma loucura, "Ela disse." Eu não vi como poderíamos ter essa quantidade de calor e ainda ter gelo em cima dele. "

Com poucas medições diretas existentes sob o gelo, Seroussi e Erik Ivins do JPL concluíram que a melhor maneira de estudar a ideia da pluma do manto era por meio de modelagem numérica. Eles usaram o modelo de sistema de manta de gelo (ISSM), uma representação numérica da física dos mantos de gelo desenvolvida por cientistas do JPL e da Universidade da Califórnia, Irvine. Seroussi aprimorou o ISSM para capturar fontes naturais de aquecimento e transporte de calor do congelamento, derretimento e água líquida; atrito; e outros processos.

Para garantir que o modelo fosse realista, os cientistas basearam-se nas observações das mudanças na altitude da superfície do manto de gelo feitas pelo satélite IceSat da NASA e pela campanha aérea da Operação IceBridge. "Isso impõe uma forte restrição às taxas de derretimento permitidas - exatamente o que queríamos prever, "Disse Ivins. Como a localização e o tamanho da possível pluma do manto eram desconhecidos, eles testaram uma gama completa do que era fisicamente possível para vários parâmetros, produzindo dezenas de simulações diferentes.

Eles descobriram que o fluxo de energia da pluma do manto não deve ser superior a 150 miliwatts por metro quadrado. Para comparação, em regiões dos EUA sem atividade vulcânica, o fluxo de calor do manto da Terra é de 40 a 60 miliwatts. Sob o Parque Nacional de Yellowstone, um conhecido ponto geotérmico, o calor de baixo é de cerca de 200 miliwatts por metro quadrado em média em todo o parque, embora características geotérmicas individuais, como gêiseres, sejam muito mais quentes.

As simulações de Seroussi e Ivins usando um fluxo de calor superior a 150 miliwatts por metro quadrado mostraram muita fusão para serem compatíveis com os dados baseados no espaço, exceto em um local:uma área no interior do Mar de Ross conhecida por fluxos intensos de água. Esta região exigia um fluxo de calor de pelo menos 150-180 miliwatts por metro quadrado para concordar com as observações. Contudo, imagens sísmicas mostraram que o calor do manto nesta região pode atingir a camada de gelo através de uma fenda, isso é, uma fratura na crosta terrestre, como aparece no Grande Vale do Rift da África.

Acredita-se que as plumas do manto sejam estreitos córregos de rocha quente subindo pelo manto da Terra e se espalhando como uma capa de cogumelo sob a crosta. A flutuabilidade do material, um pouco derretido, faz com que a crosta se projete para cima. A teoria das plumas do manto foi proposta na década de 1970 para explicar a atividade geotérmica que ocorre longe do limite de uma placa tectônica, como Havaí e Yellowstone.

A pluma do manto da Terra Marie Byrd formada há 50 a 110 milhões de anos, muito antes da existência do manto de gelo da Antártica Ocidental. No final da última era do gelo, por volta dos 11 anos, 000 anos atrás, o manto de gelo passou por um período de rápida, perda sustentada de gelo quando as mudanças nos padrões climáticos globais e o aumento do nível do mar empurraram a água quente para mais perto da camada de gelo - exatamente como está acontecendo hoje. Seroussi e Ivins sugerem que a pluma do manto pode facilitar esse tipo de perda rápida.

Seu papel, "Influência de uma pluma de manto da Antártica Ocidental nas condições basais do manto de gelo, "foi publicado no Journal of Geophysical Research:Solid Earth .