Роботизированный подводный аппарат, работавший под одним из наиболее тщательно наблюдаемых шельфовых ледников Антарктиды, исчез в январе 2024 года во время плановой миссии. Аппарат был частью долгосрочного международного проекта по изучению динамики шельфовых ледников и их связи с повышением уровня моря. Ранее он передал самые подробные карты подледного пространства, когда-либо полученные в этом регионе.

Исчезновение произошло под шельфовым ледником Дотсон – плавучей ледяной платформой в Западной Антарктиде. Перед потерей контакта субмарина завершила обширное обследование подо льдом, выявив ранее не задокументированные особенности нижней поверхности ледника, пишет Indian Defence Review. Среди них были обнаружены узорчатые образования, которые не фигурируют ни в одной существующей модели таяния льдов.

Хотя миссия была беспилотной, инцидент привел к потере высокоспециализированного аппарата и приостановил более масштабные усилия по сбору данных в море Амундсена – критической зоне для изучения стабильности ледников Западной Антарктиды. Сигнал от аппарата не был получен в ожидаемое время всплытия, а акустические поиски не дали результатов. Окончательное местонахождение аппарата остается неизвестным.

Подледная картография раскрывает интересные данные
Субмарина, получившая имя Ran, была разработана в Швеции и использовалась в рамках Международного сотрудничества по леднику Туэйтса (International Thwaites Glacier Collaboration) – совместной программы США и Великобритании по изучению Западно-Антарктического ледяного щита. В начале 2022 года аппарат завершил 27-дневную миссию под ледником Дотсон, вернувшись с данными, которые значительно расширили понимание процессов базального таяния (таяния основания ледника).

Исследование охватило около 140 квадратных километров под шельфовым ледником. Используя многолучевой эхолот на расстоянии 50 метров от ледяной основы, Ran нанес на карту такие особенности, как плоские террасы, глубокие каналы таяния и зоны гладкой эрозии. Структура этих образований варьировалась в зависимости от их расположения под шельфом и характеристик окружающего водного потока.

В центральной и восточной секциях исследователи обнаружили ступенчатые террасы и плато с резкими вертикальными гранями. Это соответствует таянию при низкой турбулентности, вызванному медленными течениями. Западные регионы, напротив, демонстрировали более гладкие поверхности и признаки эрозии, приписываемые быстрому сдвиговому потоку.

Результаты были опубликованы в рецензируемом исследовании в журнале Science Advances. Океанографические данные, собранные датчиками с кораблей и через буровые скважины, подтвердили, что модифицированная циркумполярная глубинная вода – относительно теплое течение – проникает в полость под ледником Дотсон и напрямую влияет на скорость таяния в наиболее пострадавших зонах.

Трещины и каплевидные формы указывают на структурные слабости
Помимо картирования зон таяния, сонар Ran выявил сквозные ледяные разломы, проходящие через основание шельфа. Некоторые из этих трещин были видны на спутниковых снимках еще с 1990-х годов. На глубине они расширяются и часто окаймлены мелкими террасами и эрозионными элементами, что указывает на постоянное таяние вдоль их стенок.

Исследование также задокументировало класс объектов, ранее не наблюдавшихся под антарктическими шельфами. В зонах высокоскоростного оттока воды, особенно на западе, сонар обнаружил вытянутые каплевидные углубления в основании льда. Эти образования варьировались от 20 до 300 метров в длину и до 50 метров в глубину.

Их ориентация и форма предполагают формирование за счет вращения потока в пограничном слое. Исследователи предложили связь с динамикой Экмана, когда вращающиеся океанические течения в тонком слое подо льдом создают асимметричные узоры таяния. Эта гипотеза была разработана на основе измерений скорости и солености, подробно описанных в исследовании Science Advances, которое связало поведение потока с наблюдаемыми эрозионными особенностями под шельфом.

Эти каплевидные структуры не были видны на поверхности, что объясняется «мостовыми напряжениями» льда, предотвращающими деформацию поверхности, которая зеркально отражала бы изменения в основании.

Потеря субмарины остановила ключевые исследования
В январе 2024 года Ran повторно вошел в подледную полость Дотсона для контрольного обследования, призванного оценить изменения с момента первой миссии. Аппарат должен был совершить 24-часовое погружение. Из-за толщины льда отслеживание в реальном времени было невозможно, и после расчетного времени возвращения сигнал так и не поступил.

Потерю подтвердила Британская антарктическая служба (British Antarctic Survey), участвовавшая в миссии. С момента исчезновения не было обнаружено ни акустического маяка, ни обломков. Возможные причины включают отказ оборудования или столкновение с неотмеченными на карте базальными образованиями.

Несмотря на оперативную неудачу, оригинальный набор данных 2022 года остается сохранным. Снимки многолучевого эхолота продолжают использоваться для пересмотра оценок базального таяния и отступления шельфовых ледников в секторе моря Амундсена.

Необходимость пересмотра моделей
Измерения, полученные с помощью Ran, показали, что таяние под ледником Дотсон происходит неравномерно. Террасы, каналы и зоны эрозии совпадают с направленными океаническими течениями и давними ледяными разломами. Высокие скорости таяния, достигающие в некоторых районах 15 метров в год, были связаны с вторжением теплой воды вдоль глубоких подледных желобов и узких каналов.

Карты сонара подтвердили, что истончение Дотсона сосредоточено вдоль его западного фланга. Это подтверждает более ранние выводы спутниковой альтиметрии и моделирования океана, которые предполагали асимметричное базальное таяние, обусловленное путями океанических течений. Согласно оценкам, опубликованным в Science Advances, в период с 1979 по 2017 год шельфовый ледник Дотсон добавил примерно 0,02 дюйма (0,5 мм) к глобальному повышению уровня моря.

С начала 2000-х годов Дотсон потерял почти 390 гигатонн льда. Эта цифра подтверждается данными океанографических датчиков, спутниковой альтиметрией поверхности и моделируемыми оценками потока льда от исследовательской сети ледника Туэйтса.

Многолучевая эхолокация была завершена в шести зонах обследования, охватывающих западную, центральную и восточную части шельфа. Океанические течения регистрировались на глубине от 20 до 80 метров подо льдом. Приток теплой соленой воды с восточного фланга и отток более пресной талой воды на запад были зафиксированы во время обследования с использованием бортовых датчиков проводимости, температуры и глубины.

Читайте также в рубрике Киев