Коллапс ледовых щитов размером с крупный город всего за несколько дней означал, что идеи Мерсера и Хьюза из гипотетических рассуждений превратились в тревожную реальность.
Шесть ледников, включая ледники Пайн-Айленд и Туэйтса, удерживали льды Западной Антарктиды от сползания в океан. Ледник Туэйтса – самый крупный из этих барьерных ледников. Если он полностью растает, уровень мирового океана может подняться на 0,6 метра. Но если сокращение этого ледника приведет к разрушению всего Западно-Антарктического ледяного щита, потоки льда хлынут в океан, и уровень воды может подняться на 4,8 метра. Насколько возможен и вероятен этот катастрофический сценарий при теперешней скорости глобального потепления?
Для понимания поведения ледников требуется многолетняя координированная и спланированная работа групп плотников, буровиков, пилотов, альпинистов и ученых. Ледники Пайн-Айленд и Туэйтса находятся на расстоянии около 1500 километров от ближайшей полярной станции. Небольшие временные лагеря организуются на удаленных ледниках, куда все оборудование – от снегоходов до вертолетов – доставляют лишь на трехмесячный летний сезон, а потом увозят на оставшуюся часть года. Но для планирования даже таких лагерей часто требуются годы изучения территории, которые позволяют понять, может ли самолет сесть на лед и можно ли обустроить безопасное жилье. Жизнь в таких лагерях – результат длинной организационной цепи: неполадки в самолете или в каком‐то механическом оборудовании способны привести к провалу всей программы. Ключевые участники проекта могут не пройти медицинский осмотр, необходимый для получения разрешения на работу на континенте. Даже одна какая‐то проблема из всего этого моря возможных проблем грозит нарушить план работы на весь полевой сезон. Гибкость плана и технологий – залог успешного проведения научных исследований на льду.
Трудности в изучении самого крупного ледникового щита на планете связаны с его гигантской площадью. Антарктический ледяной щит превосходит по размеру всю Северную Америку, а ледник Гренландии по площади сравним с Техасом. Для понимания поведения ледников необходимо наблюдать за ними из космоса, с поверхности и даже снизу.
Но все эти исследования необходимы для поиска ответов на несколько вопросов. Как меняются ледники? Как быстро это происходит? Как от этих изменений зависит уровень мирового океана в будущем?
Когда в 1990‐е годы интерес к Западной Антарктиде вернулся, Эрик Риньо с коллегами разработали метод радарной интерферометрии, позволяющий анализировать перемещение льдов на ледниках Пайн-Айленд и Туэйтса. Вспомните, что этот метод позволил Риньо зафиксировать перемещения льда с невероятным разрешением один миллиметр при каждом прохождении спутника. Заметим, что изображения Landsat, которые использовал Скварка, были скорее статичными изображениями поверхности льда. Кроме того, Риньо с коллегами разработали хитроумный способ, позволявший узнавать, где ледник касается океанского дна. При контакте с водой ледники подвергаются значительным изменениям. Пока они перемещаются по суше, они опираются на коренную породу. Но когда оказываются в океане, превращаются в шельфовые ледники, плавающие на поверхности воды. Очень важно знать, где именно лед перестает опираться на коренную породу и начинает плыть по воде. Изменение расположения этой границы указывает на то, что ледник растет или сокращается. Когда ледник сжимается, граница перемещается вглубь суши, когда ледник растет, она сдвигается в сторону моря.
Риньо и его коллеги оценили положение этой линии для нескольких ледников Западной Антарктики. При каждом приливе и отливе часть ледника, расположенная на воде, поднимается и опускается. Часть ледника, закрепленная на суше, не движется. На границе, где начинается это качание, ледник перестает контактировать с сушей и превращается в шельфовый ледник на воде.
С того момента, когда Риньо впервые увидел эти данные, им овладело беспокойство. В 1997 году его пригласили представить результаты на конференции по антарктическим ледникам, и он нервничал так, что во время доклада показывал свои графики вверх ногами. После доклада его страхи подтвердились. “Многие из присутствующих встретили новости без сочувствия и понимания”, – рассказывал он мне.
Из его данных следовало, что с 1992 по 1996 год граница контакта ледника Пайн-Айленд с континентом ежегодно продвигалась к центру континента на 1,2 километра. Ледник не только отступал на двадцать метров в день, но также менялся изнутри. Изображения показывали, что уходивший ледник каждый год становился тоньше на три с лишним метра. И по мере сокращения ледника в океан поступали гигатонны пресной воды. Перед сообществом гляциологов встала новая задача: понять, что происходит с ледниками Пайн-Айленд и Туэйтса. Мерсер и Хьюз не были алармистами, они были провидцами.
Данные Риньо происходили из внешней среды. Позднее новые изображения ледников стали поступать изнутри. В 2019 году была организована экспедиция на исследовательском судне Национального научного фонда “Натаниэль Б. Палмер”, снабженном подводным аппаратом для картирования морского дна. Ученые запустили аппарат и, управляя им с поверхности воды, с помощью специальных камер и радаров осмотрели двадцать квадратных километров поверхности дна. Задача заключалась в том, чтобы проанализировать дно непосредственно под ледником Туэйтса. Анализируя следы на океанском дне, можно понять, как ледник перемещался в недавнем прошлом.
Когда подводный аппарат вернулся на судно, один из руководителей исследовательской программы сообщил: “Никто из нас не мог объяснить то, что мы увидели”. До этого никто не анализировал океанское дно под ледником. По дну, на равном расстоянии друг от друга, проходили ряды параллельных гребней высотой от 10 до 70 сантиметров, как будто кто‐то нарочно их прочертил. Эти полосы тянулись по дну океана, выходя из окончания ледника, и шли параллельно его краю. В этой части океана не было никаких течений, которые могли бы объяснить появление таких полос. Единственное объяснение заключалось в том, что следы оставлял ледник, когда раскачивался и постепенно отступал. Это наблюдение подтверждало данные об отступлении ледника, полученные Риньо из космоса. Пространство между гребнями соответствовало промежуткам времени между приливами: при приливе лед поднимался, при отливе он опускался и давил на дно океана, образуя гребень. На следующий день цикл повторялся. Возвышения на океанском дне представляли собой своеобразный график приливов и отливов: расстояние между гребнями и их высота соответствовали суточным и месячным циклам в этой части океана.
Исследователи использовали эти пометки на дне океана и их идеальное соответствие приливной активности в качестве часов, позволявших измерять скорость отступления ледника. Путем подсчета гребней и измерения расстояний между ними ученые установили, что в какой‐то момент в недавнем прошлом ледник отступил на 2,2 километра за пять месяцев. Это вдвое больше, чем скорость отступления ледника, которую на сегодняшний день рассчитывают с помощью спутниковых данных. Пометки на дне, судя по всему, образовались за два последних столетия. По-видимому, ледник Туэйтса сжимается очень быстро и чрезвычайно чувствителен к изменениям окружающей среды.
Эрик Риньо и Шридхар Анандакришнан входят в состав международной группы исследователей, пытающихся понять, что происходит с ледником Туэйтса на границе с океанской водой. В период с 2014 по 2020 год ученые из Корнеллского университета и Технологического института Джорджии создали аппарат в форме торпеды длиной 3,35 метра и толщиной 25 сантиметров, чтобы спускать его под лед и перемещать под поверхностью ледника Туэйтса. Этот зонд, получивший название “Айсфин”, снабжен видеокамерами, лазерным дальномером и инструментами для измерения свойств воды и отправки данных на поверхность.
В 2020 году исследователи просверлили лед на глубину 600 метров и опустили зонд под ледник Туэйтса, чтобы получить первые изображения льда. Эти изображения оказались одновременно неожиданными и сложными. Нижняя поверхность ледника сравнительно гладкая и постепенно утончается равномерно по всей площади. Однако скорость таяния этой части ледника оказалась ниже, чем предсказывали компьютерные модели. Пресная вода от таяния ледника контактирует с теплой океанской водой под ней, образуя изоляционный слой. Кажется, это хорошая новость, однако лед быстро плавится в трещинах и расщелинах, через которые теплая вода проникает внутрь ледника. Самые значительные изменения объема и структуры ледника происходят в самых слабых местах. Хотя динамика взаимосвязи между льдом и жидкой водой остается столь же удивительной, какой она была для Рандю, Форбса, Тиндаля и Кельвина, современные технологии позволяют ответить на важные вопросы. Сейчас создаются зонды “Айсфин” нового поколения, которые в ближайшие годы позволят провести более точные измерения.
Съеживаются и утончаются не только ледники, поддерживающие Западно-Антарктический ледяной щит, но и шельфовые ледники, защищающие их от таяния. На шельфовых ледниках появляются трещины, расщелины и ледяные озера, похожие на те, которые ученые видели при разрушении зоны В ледника Ларсена. По всем показателям шельфовые ледники, поддерживающие ледники Пайн-Айленд и Туэйтса, становятся тоньше, как и шельфовые ледники Ларсена, внезапно исчезнувшие в 1990‐е годы.
“Айсфин” подо льдом
Антарктида, ледяное пространство размером с целый континент, все еще остается самой холодной частью планеты. Вообще говоря, здесь наблюдается самое медленное повышение температуры по сравнению со всей остальной планетой. На первый взгляд это может показаться хорошей новостью. Однако все самое важное кроется в деталях, точнее, в связи между воздухом и океанской водой. Как мы уже обсуждали, антарктические льды обычно плавятся не сверху, они плавятся снизу – там, где лед встречается с океаном. Океан теплеет, но температура на поверхности Антарктики остается сравнительно низкой. Эта разность температур усиливает воздушные потоки, так называемые западные ветры, циркулирующие в южной части планеты. Ветры давят на воду, усиливая известное нам циркумполярное течение, огибающее Антарктиду. Это течение переносит в 170 раз больше воды, чем все земные реки, вместе взятые. А с водой приходит тепло. Изменения циркумполярного течения дополнительно усиливают прилив теплой морской воды к берегам Антарктиды. А теплая вода вызывает таяние прибрежных ледников снизу. Начав таять, ледники расщепляются на фрагменты и обрушаются в море, как башня из песка во время прилива.
Вот логическая цепь событий, в результате которых повышение температуры оказывает влияние на ледники Западной Антарктики: повышение температуры усиливает пассаты, которые влияют на океанские течения, а те, в свою очередь, нагоняют теплую воду под поверхность прибрежных ледников. Теплая вода размывает шельфовые и береговые ледники, препятствующие стеканию льда из внутреннего пространства ледника в океан.
Отступление ледников означает повышение уровня моря. Это очевидно. Но в какой степени и как быстро вода может подниматься, зависит от других факторов.