В январе 2010 года группа ученых установила две пересекающиеся линии сейсмографов на Земле Мэри Берд в Западной Антарктиде. Впервые ученые разместили в глубине континента множество инструментов, которые могли работать круглый год даже в самых холодных частях Антарктиды.Подобно гигантской компьютерной томографии, массив сейсмографов использовал возмущения, создаваемые отдаленными землетрясениями, для создания изображений льда и горных пород глубоко в Западной Антарктиде.Нужно было задать и ответить на большие вопросы.
По словам Дуга Винса, профессора науки о Земле и планетах Вашингтонского университета в Сент-Луисе и одного из главных исследователей проекта, цель заключалась в том, чтобы взвесить ледяной покров, чтобы помочь восстановить историю климата Антарктиды. Но чтобы сделать это точно, ученым нужно было знать, как мантия Земли отреагирует на ледяную ношу, и это зависит от того, будет ли она горячей и текучей или холодной и вязкой.
Сейсмические данные позволят им составить карту свойств мантии.Тем временем было запущено программное обеспечение для автоматического обнаружения событий, чтобы прочесать данные на предмет чего-либо необычного.
Когда в период с января 2010 года по март 2011 года было обнаружено два всплеска сейсмических событий, аспирантка Вены Аманда Лох присмотрелась более внимательно, чтобы увидеть, что сотрясает континент.Было ли это скрежетом о скалу, льдом, стонущим по льду, или, возможно, горячие газы и жидкая порода пробиваются сквозь трещины в вулканическом комплексе?Сначала неуверенно, чем больше смотрели Лох и ее коллеги, тем больше они убеждались в том, что новый вулкан формируется в километре подо льдом.
Об открытии нового, пока еще неназванного вулкана объявлено в расширенном онлайн-выпуске журнала Nature Geoscience от 17 ноября.По следу подсказок
Команды, устанавливающие сейсмографы в Антарктиде, получают первые данные. Лох внесла свой вклад в команду WUSTL, трижды отправившись в Восточную Антарктиду, чтобы установить или удалить станции в Восточной Антарктиде.В 2010 году многие инструменты были перемещены в Западную Антарктиду, и Винс попросил Лоу взглянуть на поступающие сейсмические данные, первый крупномасштабный набор данных из этой части континента.
«Я начал видеть события, которые продолжали происходить в одном и том же месте, что было странно», — сказал Лох. «Потом я понял, что они были близко к каким-то горам, но не прямо на них».«Моей первой мыслью было:« Хорошо, может, это просто совпадение ». Но затем я присмотрелся и понял, что горы на самом деле были вулканами, и что их возраст увеличивался. Вулканы, наиболее близкие к сейсмическим событиям, были самыми молодыми ».События были слабыми и очень низкой частотой, что убедительно свидетельствовало о том, что они не имели тектонического происхождения.
В то время как сейсмические явления низкой магнитуды тектонического происхождения обычно имеют частоту от 10 до 20 циклов в секунду, в этом сотрясении преобладали частоты от 2 до 4 циклов в секунду.Исключение льдаНо ледниковые процессы могут вызывать низкочастотные явления. Если бы события не были тектоническими, могли бы они быть ледниковыми?
Чтобы исследовать дальше, Лох использовал глобальную компьютерную модель сейсмических скоростей, чтобы «переместить» гипоцентры событий, чтобы учесть известные сейсмические скорости по различным траекториям через Землю. Эта процедура свернула кластеры роя до трети их первоначального размера.
Он также показал, что почти все события произошли на глубине от 25 до 40 километров (от 15 до 25 миль ниже поверхности). Это необычайно глубоко — достаточно глубоко, чтобы находиться около границы между земной корой и мантией, называемой Мохо, и более или менее исключает ледниковое происхождение.Это также ставит под сомнение тектонический аспект. «Тектоническое событие могло иметь глубину гипоцентра от 10 до 15 километров (от 6 до 9 миль), но на глубине от 25 до 40 километров это было слишком глубоко», — говорит Лох.
Коллега предположил, что волновые формы событий выглядят как глубокие долгопериодные землетрясения или DPL, которые происходят в вулканических областях, имеют те же частотные характеристики и такие же глубокие. «Все совпадает», — говорит Лох.Слой пепла, покрытый льдомСейсмологи также поговорили с Дунканом Янгом и Доном Бланкеншипом из Техасского университета, которые летают над Антарктидой с помощью бортового радиолокатора для создания топографических карт коренных пород. «На этих картах вы можете видеть, что рельеф пласта находится в том же месте, что и сейсмические события», — говорит Лох.
На радиолокационных изображениях также был виден слой пепла, погребенный подо льдом. «Они видят этот слой вокруг нашей группы землетрясений и только в этой области», — говорит Лох.«Их лучшее предположение состоит в том, что оно пришло из вулкана Ваеш, существующего недалеко от горы Сидли. Но это также интересно, потому что ученые не знали, когда гора Ваеш была в последний раз активна, а слой пепла устанавливает возраст извержения в 8000 лет. назад. "Что там внизу?Доказано вулканическое происхождение.
Но что именно вызывает сейсмическую активность?«Большинство гор в Антарктиде не являются вулканическими, — говорит Винс, — но большинство в этой области — вулканические. Это потому, что Восточная и Западная Антарктида медленно расходятся? здесь мантия производит магму глубоко под поверхностью ».«Люди не совсем уверены, что вызывает DPL», — говорит Лох. «Кажется, это зависит от вулканического комплекса, но большинство людей думает, что именно движение магмы и других жидкостей приводит к колебаниям под давлением в трещинах вулканических и гидротермальных систем».Будет ли извергаться новый вулкан?
«Определенно, — говорит Лох. «На самом деле, из-за того, что радар показывает гору подо льдом, я думаю, что она извергалась в прошлом, до того, как мы зафиксировали грохот.Смогут ли извержения прорваться сквозь ледяной покров на километр или более над ним?
Ученые подсчитали, что огромное извержение, высвободившее в тысячу раз больше энергии, чем обычное извержение, будет необходимо, чтобы пробить лед над вулканом.С другой стороны, подледное извержение и сопровождающий его тепловой поток растопят много льда. «Вулкан создаст миллионы галлонов воды подо льдом — много озер заполнено», — говорит Винс. Эта вода будет устремляться подо льдом к морю и питаться гидрологическим водосбором ледникового потока MacAyeal, одного из нескольких крупных ледяных потоков, истощающих лед с Земли Мэри Берд в шельфовый ледник Росса.
Смазывая коренную породу, он ускоряет поток вышележащего льда, возможно, увеличивая скорость потери массы льда в Западной Антарктиде.«Мы не ожидали найти ничего подобного, — говорит Винс.