Детальное "сканирование тела" ледника Маласпина, одного из самых знаковых ледников Аляски, показало, что его основная часть лежит ниже уровня моря и подрезана каналами, которые могут позволить океанской воде получить доступ, если береговой барьер будет разрушен. Это делает ледник более уязвимым для вторжения морской воды, чем считалось ранее, и может привести к его отступлению быстрее, чем прогнозировалось.

Выводы, опубликованные исследователями Аризонского университета в журнале Journal of Geophysical Research, подчеркивают хрупкость очень крупной ледниковой системы, которая может привести к потере значительного объема льда и земель Службы национальных парков и внести заметный вклад в глобальное повышение уровня моря.

"Потеря этого ледника, вероятно, станет крупнейшей потерей льда с ледника Аляски в этом столетии", - сказал ведущий автор исследования Брэндон Тобер, докторант факультета геонаук Университета Аризоны.

Область перед ледником Маласпина, зона вечной мерзлоты с чистым льдом под поверхностью, "исчезает" в условиях повышения глобальных температур, сказал Тобер. Под вечной мерзлотой понимается земля, которая остается замерзшей в течение двух и более лет.

"По мере того, как этот береговой барьер размывается и уступает место большим лагунам, в основном за счет обрушения ледяных скал, океанская вода в конечном итоге может получить доступ к леднику", - сказал Тобер. "Когда она доберется до передней части ледника, она может растопить лед еще быстрее и начать отступление ледника".

Образуя обширный ледяной щит, расположенный прямо на берегу юго-восточной Аляски, Маласпина является крупнейшим в мире предгорным ледником - типом ледника, который стекает с крутых гор на широкую равнину, образуя, по сути, "ледяной блин", вытекающий на широкую прибрежную равнину из гор Сент-Элиас. Тонкий сухопутный барьер отделяет ледник от относительно теплых вод Аляскинского залива. Исторические спутниковые снимки показывают, что эти водные объекты со временем расширяются, образуя систему лагун прямо перед ледником за последние несколько десятилетий.

По словам Тобера, традиционно исследователи полагаются на математические модели для определения толщины ледников, но они сильно различаются по своей способности точно предсказывать толщину ледников. Эти модели часто опираются на измерения скорости движения ледника по поверхности, чтобы сделать прогноз о глубине ледника, подобно тому, как скорость течения реки используется для получения информации о ее глубине и форме русла.

"Мы знаем, что ледники на Аляске тают и быстро истончаются во многих местах, но мы не знаем точно, какова их толщина, и поэтому не можем точно предсказать будущую потерю массы", - сказал Тобер. "Если мы не знаем толщину и топографию дна, мы не можем точно смоделировать их будущую эволюцию".

Чтобы получить лучшее представление о будущем Маласпины, исследователям необходимо было получить подробное "сканирование тела" его формы и толщины. Для этого исследовательская группа Тобера использовала Аризонский радиоэхолот, или ARES, прибор, разработанный и построенный группой под руководством Джека Холта, профессора Лунной и планетарной лаборатории и факультета геонаук УАризоны и одного из соавторов статьи. Исследовательская группа Холта специализируется на использовании геофизических методов исследования, в первую очередь радара, для изучения особенностей Земли и Марса.

ARES был установлен на самолете в рамках операции IceBridge - миссии, целью которой является измерение с самолетов ежегодных изменений толщины ледников, морского льда и ледяных щитов в Гренландии, Аляске и Антарктиде в период с 2009 по 2021 год.

Пока самолет пересекал огромные ледяные просторы, его ледопроникающий радар "просвечивал" ледник рентгеновскими лучами, в результате чего было получено полное "трехмерное сканирование тела" ледника и подстилающей породы. Измерения показали, что ледник Маласпина располагается в основном ниже уровня моря и прорезан несколькими каналами в своем ложе, которые простираются по меньшей мере на 21 милю от места соприкосновения ледника с берегом до его истока в горах Сент-Элиас.

Сочетание расположения ледника относительно уровня моря и продолжающаяся потеря его берегового барьера могут обеспечить доступ океанских вод к большим участкам дна ледника вдоль этих каналов, пишут исследователи в своей работе. Предполагая, что это приведет к крупномасштабному сбросу ледяных масс и отступлению ледника, исследователи делают вывод, что Маласпина может внести в океан 560 кубических километров, или 134 кубических мили, льда. Другими словами, один только Маласпина может повысить уровень мирового океана на 1,4 миллиметра, или чуть менее 1/16 дюйма.

"Это может показаться не очень много, но если говорить в перспективе, то все ледники Аляски вместе взятые вносят вклад в глобальное повышение уровня моря примерно на 0,2 миллиметра в год - скорость, превышающая все другие оледеневшие регионы Земли, кроме Гренландии и Антарктического ледяного щита", - сказал Тобер.

По мнению команды Тобера, это исследование делает Маласпину самым обширным ледником на Аляске, подвергшимся радиолокационному картированию. В то время как ледники в других частях мира были нанесены на карту с подобной степенью детализации, их аляскинские коллеги ускользали от точных измерений, поскольку они состоят из так называемого умеренного или "теплого" льда.

"В расщелинах ледника часто есть вода, и это затрудняет передачу энергии радара на дно ледника и обратно на прибор", - сказал Тобер.

Преодоление этой проблемы было частью мотивации для создания ARES.

Радиолокационное сканирование показало, что гляциологические модели завышают объем Маласпины более чем на 30%. Тем не менее, ледник, толщина которого в центре составляет чуть более полумили, в 10 раз превышает общий объем всех ледников в Швейцарских Альпах.

"Мы можем предположить, что каналы, большие впадины под ледником, направляют талую воду, которая выходит на побережье", - сказал Тобер.

Наблюдаемое в последние несколько десятилетий расширение лагун на переднем крае ледника Маласпина в значительной степени заставило группу исследователей, включая Холта, обратить внимание на то, что береговой барьер перед ледником Маласпина истощается, что ставит под вопрос стабильность ледника. Группа, в которую входят исследователи из Университета Аризоны, Университета Аляски в Фэрбенксе, Университета Монтаны и Службы национальных парков, получила грант Национального научного фонда на дальнейшее изучение потенциальной гибели крупнейшего в мире предгорного ледника.

Сидни Мунихэм, соавтор этой работы, выпускница Школы географии, развития и окружающей среды Университета штата Аризона, нанесла на карту просторы лагун на переднем крае Маласпины на основе снимков, сделанных в течение 50 лет спутником Landsat, который был запущен для изучения и мониторинга земных ландшафтов.

По словам Тобера, еще одним стимулом для изучения ледника Маласпина стал тот факт, что он расположен на территории крупнейшего национального парка США - Национального парка и заповедника Врангелл-Сент-Элиас. По данным Службы национальных парков, его площадь в 13,2 миллиона акров превышает площадь Йеллоустонского национального парка, Йосемитского национального парка и Швейцарии вместе взятых.

"Потенциальная потеря Маласпины и открытие нового залива вдоль береговой линии Аляски может стать крупнейшим преобразованием ландшафта в США, свидетелями которого мы можем стать в этом столетии, - сказал Тобер, - и это может привести к потере до 500 квадратных миль парковой территории".