南极冰盖下地壳热量是冰川融化和流动的主要原因,以及它们对潜在海平面上升的影响。更热的条件能让融化的水润滑冰川底部,加速了冰川移动和冰流失速度。然而,由于厚达几公里的冰进入基岩会带来环境、后勤和财务方面的挑战,因此从来没有采取钻芯样品来直接测量冰盖底部的温度条件。所以科学家们假设南极洲地壳产生的热量是一个固定值,就好像基岩是均匀的,而实际上它是高度可变的。

北极冰盖融化主要原因(还有地壳热量产热)(1)

南澳大利亚大学的研究挑战了这些假设,并表明科学家可能低估了南极洲东部基岩产生的热量。在南澳大学地质与地球化学副教授Tom Raimondo的指导下,南澳大学博士生Alicia Pollett使用了澳大利亚地质科学/南澳能源与采矿部在南澳大利亚州遥远西部一个名为库姆帕纳省的地区钻探项目样本,来估计南极洲东部的热流,澳大利亚和东南极洲在1.6亿年前是相连的。Assoc Raimondo教授表示:

北极冰盖融化主要原因(还有地壳热量产热)(2)

研究结果表明,澳大利亚南部之前与南极洲相连的基岩所产生热量具有显著的变异性。因为东南极洲和澳大利亚南部曾经是同一块大陆的一部分,几乎就像是同一个拼图拼图的两块拼图,所以可以很有信心地将澳大利亚海岸线的数据,外推到南极洲与之匹配的海岸线上,其研究为东南极洲的热流提供了一个更可靠模型。这些研究结果表明,科学家们低估了南极洲东部岩石中自然发生辐射产生的热量。

北极冰盖融化主要原因(还有地壳热量产热)(3)

这意味着大片地区可能比之前想象的更容易受到冰盖移动和加速融化的影响。冰原下面的岩石产生热量,因为它们含有少量的铀、钍和钾元素,这些元素经历自然放射性衰变释放热量。南澳大学博士生Alicia Pollett表示:研究结果将使科学家能够更准确地估计南极地壳地热流动对上面冰的影响,这是朝着更具代表性南极地壳热流图迈出的第一步,这将有助于科学界更准确地预测冰川融化导致的海平面上升。

北极冰盖融化主要原因(还有地壳热量产热)(4)

尽管目前还不可能获取南极洲基岩的岩芯样本,但冰川本身在暴露底部岩石方面起到了有用的作用。冰川在穿过地貌时会拾取岩石,并最终将它们作为碎片沉积在边缘和末端。这些样品,包括道格拉斯·莫森爵士在1911年至1914年带领探险队收集的一些样品,使科学家们能够开发出一种“虚拟钻芯”,可以用来帮助计算热流图。下一个目标是制作一张基于网络的地图,其中包含数十年来南极洲研究的所有已发表和遗留地质数据汇编,并使其可供所有研究人员使用。

博科园|研究/来自:南澳大利亚大学

参考期刊《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》

DOI: 10.1029/2019GC008418

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