這項研究讓人們看到了南極冰蓋中一個以前無法進(jìn)入和未被探索的部分，并且還提高了科學(xué)家對它可能影響海平面的理解。

加州大學(xué)圣地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所的博士后研究員Chloe Gustafson指出：“冰流非常重要，因為它們將南極洲約90%的冰從內(nèi)部輸送到邊緣。這些冰流底部的地下水可以影響它們的流動方式，從而有可能影響到南極大陸上的冰的運(yùn)輸方式?！?/p>

盡管研究小組只對一條冰流進(jìn)行了成像，但在南極洲還有很多。Gustafson說道：“這表明，在更多的南極洲冰流下面可能有地下水?！?/p>

來自斯克里普斯海洋學(xué)和哥倫比亞大學(xué)拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的一個科學(xué)家團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)了這個項目。Gustafson和六位合作者在2022年5月6日的《科學(xué)》上報告了他們的發(fā)現(xiàn)。

這項研究的報告共同作者、斯克里普斯冰川學(xué)家和斯克里普斯極地中心的共同主任Helen Amanda Fricker說道：“從我們對地球如何運(yùn)作的理解來看，南極洲下面有地下水，這一直是一個假設(shè)，但我們之前一直無法測量它?！?/p>

研究人員在2018-2019年的野外季節(jié)通過使用一種稱為磁電法的地面地球物理電磁(EM)方法測量地下水。該方法利用地球電場和磁場的變化來測量地下的電阻率。這項研究是第一次使用這種方法來尋找冰川冰川下的地下水。

Fricker表示：“這種技術(shù)通常沒有在極地環(huán)境中使用過。這很好地證明了這項技術(shù)的威力及它不僅能給我們帶來對南極洲的了解，而且還能給格陵蘭島和其他冰川地區(qū)帶來多大的了解?！?/p>

自20世紀(jì)90年代以來，該技術(shù)一直在南極洲使用，但那些研究旨在對深度遠(yuǎn)低于10公里的深層地殼特征成像。然而這些研究確實產(chǎn)生了一個效果，即證明了科學(xué)家也可以在冰和雪上使用磁遙感技術(shù)。

Gustafson表示：“我們采用了他們的例子，并將其應(yīng)用于一個淺層的水文問題，在5公里的冰下環(huán)境中?！?/p>

在過去的十年時間中，機(jī)載電磁技術(shù)被用來對麥克默多干谷的一些薄冰川和永久冰凍區(qū)下面的100到200米的淺層地下水進(jìn)行成像。但這些技術(shù)只能看穿約350米的冰層。

Gustafson及其同事收集數(shù)據(jù)的惠蘭斯冰川其厚度約為800米。他們的新數(shù)據(jù)填補(bǔ)了以前那些深層和淺層數(shù)據(jù)集之間的一個巨大空白。

哥倫比亞大學(xué)地球和環(huán)境科學(xué)副教授、斯克里普斯海洋學(xué)系校友Kerry Key指出：“我們從冰床到約五公里甚至更深的地方進(jìn)行了成像。”

“我的希望是，人們將開始把電磁學(xué)視為標(biāo)準(zhǔn)南極地球物理工具箱的一部分，”Gustafson說道。

據(jù)了解，這項新研究是基于被動收集的、自然產(chǎn)生的磁電信號來測量電阻率的變化。

Gustafson表示，由于淡水會在他們成像中跟咸水顯示出很大的不同，所以這相當(dāng)于告訴了他們關(guān)于地下水的特征。

中華盛頓大學(xué)的合作者Paul Winberry提供的地震成像數(shù)據(jù)則增強(qiáng)了電磁測量的效果。這些數(shù)據(jù)證實了在現(xiàn)場團(tuán)隊的磁電測量之間的60英里范圍內(nèi)存在著埋藏在冰雪之下的厚重沉積物。

研究人員計算出，如果他們能將地下水從沉積物中擠壓到地表，將能形成一個深達(dá)220至820米的湖泊。

Key指出，地下水可能存在于其他行星或衛(wèi)星的類似條件下，而它們正在從其內(nèi)部釋放出熱量?！澳憧梢韵胂笤谝后w的內(nèi)部有一個冰凍的蓋子，不管它是完全的液體還是液體飽和的沉積物。你可以認(rèn)為我們在南極洲看到的東西可能類似于你在木衛(wèi)二或其他一些冰雪覆蓋的行星或衛(wèi)星上發(fā)現(xiàn)的東西?！?/p>

此外，冰川下的地下水的存在對大量碳的釋放也有影響，這些碳以前則是由適應(yīng)海水的微生物群落儲存的。

“地下水運(yùn)動意味著有可能有更多的碳被輸送到海洋中，而不是我們以前所考慮的那，”Gustafson說道。