Патагония стремительно поднимается вверх в результате крупнейшей в истории ледниковой перестройки

Патагонские ледяные поля относятся к числу наиболее быстро тающих ледников на планете. По мере того, как эти ледники исчезают, земля, которая когда-то находилась под ними, поднимается вверх гораздо быстрее, чем ожидалось.

Теперь ученые выяснили, что разрыв в тектонических плитах, который начал формироваться около 18 миллионов лет назад под ныне сокращающимися ледниковыми полями, вероятно, является причиной недавнего быстрого подъема горных пород, наблюдаемого в Патагонии, охватывающей отдаленные и малонаселенные районы, где до этого проводилось мало сейсмических исследований.

"Изменения в размерах ледников, их рост и сокращение в сочетании со структурой мантии, которую мы изобразили в этом исследовании, являются причиной быстрого и пространственно изменчивого поднятия в этом регионе", - говорит геофизик Ханна Марк из Океанографического института Вудс-Хоул, возглавлявшая исследование.

Когда ледники тают, земля, которая когда-то находилась под ними, поднимается и поднимается, больше не обремененная колоссальным весом ледяных щитов толщиной в километры.

Этот подъем, называемый ледниковой изостатической корректировкой, обычно происходит в течение тысяч лет, а не десятилетий, как это, похоже, происходит в Патагонии. Вместе с талой водой, которая вытекает из ледников, она влияет на то, насколько поднимется уровень мирового океана при будущих сценариях потепления климата, моделированием которых занимаются ученые.

В истончающихся северных и южных патагонских ледяных полях, которые составляют лишь малую часть от их прежних размеров, было измерено быстрое поднятие более чем на 4 сантиметра (1,6 дюйма) в год.

Подъем на длину пальца ноги может показаться незначительным, но это экстремальное, необычное и внезапное изменение в масштабах континента - и самая большая современная ледниковая перестройка из когда-либо зарегистрированных.

В новом исследовании Марк и его коллеги регистрировали сейсмические данные в районе Патагонских ледяных полей, расположенных вдоль Анд на юге Чили и Аргентины, чтобы определить, что происходит под поверхностью.

Сбор данных длился на 10 месяцев дольше, чем первоначально планировалось, поскольку сейсмические приборы были заперты в Патагонии в течение первого года пандемии COVID-19.

Эти измерения в сочетании с другими сейсмическими данными с местных станций мониторинга показали, что разрыв в опускающейся тектонической плите почти на 100 километров (60 миль) под Патагонией позволил более горячему и менее вязкому мантийному материалу течь под континент.

Эта более низкая, чем обычно, вязкость мантии под патагонскими ледяными полями может ускорить подъем континента, связанный с таянием льда, на десятилетия или столетия, если оценки исследователей верны.

"Низкая вязкость означает, что мантия реагирует на дегляциацию в масштабе времени десятков лет, а не тысяч лет, как мы наблюдаем, например, в Канаде", - говорит сейсмолог Дуглас Виенс из Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

"Это объясняет, почему GPS измерила значительное поднятие в результате потери массы льда [в Патагонии]".

Вокруг и внутри тектонического отверстия сейсмолог Вашингтонского университета Дуглас Вайнс, Марк и соавт. также обнаружили очень медленную сейсмическую скорость, примерно на 8% медленнее, чем в среднем по миру.

Эта аномалия указывает на более теплые мантийные температуры, которые, вероятно, термически размыли вышележащую литосферу, которая истончается под сокращающимися ледяными полями.

Подобные неглубокие, медленные мантийные скорости и истончение коры уже были обнаружены под некоторыми районами Антарктиды, и хотя прошлые исследования предсказывают, что Патагонское поднятие должно достигнуть пика примерно в нынешнем темпе, оценки мантийных скоростей неопределенны и чувствительны к мантийной температуре, поэтому чем больше измерений, тем лучше.

Более того, исследование показало, что самые горячие и наименее вязкие части мантии находятся вблизи разрыва, или окна в плите, под той частью ледяных полей Патагонии, которая открылась совсем недавно.

"Это наводит нас на мысль о том, что, возможно, динамика мантии, связанная с окном перекрытия... усилилась со временем, или что континентальная плита на юге начиналась толще и холоднее, и поэтому была меньше затронута окном перекрытия, чем часть плиты, расположенная дальше к северу", - объясняет Марк.

Как бы ни была удалена Патагония, последствия этих ледниковых и тектонических изменений будут ощущаться во всем мире, поскольку быстро тающие ледники способствуют глобальному повышению уровня моря, которое уже угрожает населенным пунктам, расположенным ниже уровня моря.

Лучшее понимание этих смещающихся массивов суши может улучшить прогнозы повышения уровня моря, а то, что ученые узнают о ледниках в одной части света, может помочь в изучении ледяных масс в других местах.

"Понимание эволюции этих ледников помогает нам понять, как могут выглядеть ледники в Гренландии и Антарктиде в будущем при гораздо более теплом климате", - говорит гляциолог Эрик Риньо из Лаборатории реактивного движения НАСА о патагонских ледяных полях.

"С улучшением моделей Земли мы сможем лучше реконструировать недавние изменения в [Патагонских] ледяных полях", - добавляет Виенс.

Исследование было опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.