NASAは、宇宙レーザー測定を使用して、南極の氷床を正確にマッピングします

低軌道空間から見ると、南極は白い氷の毛布のように感じられます。この状況は何百万年もの間維持されてきました。 南極の氷床の最深部は数千メートルに達する可能性があり、その下には何百もの融雪湖が隠されており、湖の底は大陸の岩盤につながっています。 これらの融雪湖のいくつかは、海に接続された水路のシステムを通して満たされ、排水されます。

現在、NASAは、高度な地球観測レーザー機器の助けを借りて、科学者が西南極の氷床の下に隠された湖のシステムをより明確かつ完全に習得することを可能にしています。さらに、科学者たちはまた、この技術によってまだ活動している2つの氷底湖を偶然発見しました。




この研究の結果は、科学者が氷床の下の水路システムが氷床が海に滑り込む速度にどのように影響するかについての重要な洞察を提供するのに役立ちます。南極の氷層が海に入る速度が加速するにつれて、将来はその循環と生態系を変える淡水も増加するでしょう。 NASAはICESat-2衛星を使用して、科学者が氷底湖を正確にマッピングできるようにします。



氷の層は厚いですが、氷床の下の湖がいっぱいになるか空になると、氷の層は上下します。氷の高さを測定するために宇宙衛星を使用することも、現在利用可能な効果的な方法の1つです。研究結果は、7月7日に地球物理学研究レター（「地球物理学研究レター」）に掲載されました。



衛星の動作原理は、6つのビームに分割されるレーザービームを発射することであり、すべてのレーザービームは表面に発射された後に跳ね返ります。光からの一部の光子は衛星に戻ります。これらの光子が衛星に戻るのに必要な時間は、光が当たった光点の高さを測定するために使用できます。測定結果は10億分の1秒の精度です。






南極の氷床の下の水文システムは、何十年もの間謎でした。この状況は2007年に変化し始め、カリフォルニア大学サンディエゴ校のスクリップス海洋研究所の氷河学者であるヘレンアマンダフリッカーが、南極の氷底湖の古典的な理解を更新するのに役立つ画期的な出来事を起こしました。



2007年、ICESat衛星データ（ICESat-2の前身）の助けを借りて、フリッカーは南極の動きの速い氷流の下で、湖のネットワーク全体が相互に接続され、継続的に充満と流出を行うことを初めて発見しました。時間とともに。過去には、科学者は一般に、これらの湖は常に静止状態にあり、灌漑や排水なしで溶けた水を維持していると信じていました。



これまでのところ、科学者たちは、南極氷床の下でのこの湖の活動は、上部の氷床の巨大な重量によって加えられる圧力変動、氷床床と下の岩の間の摩擦など、さまざまな要因によって引き起こされると結論付けています。と氷の熱の層。南極の氷底湖によって頻繁に満たされ、排水される地域を研究するために、フリッカーは、宇宙から極地の氷を観測するICESat-2ミッションを設計する上で重要な役割を果たしました。




科学者たちは、南極の氷床が厚い蜂蜜のように大陸の中心からゆっくりと外側に流れることを研究を通して発見しました。氷が海岸に近づくと、その速度は急激に変化し、川のような氷の流れに変わり、1日あたり数メートルの速度で氷の層を海にすばやく滑り込ませます。



氷床が動くと、ひび割れ、ひび割れ、その他の欠陥が現れます。氷床の下の湖が水を溜めたり排水したりすると、その上の凍った表面も変形する可能性があります。サイズに関係なく、ICESat-2衛星はレーザー高度計システムを使用して地球の表面を測定し、氷の高さのこれらの変化を数インチの精度でマッピングします。





長期的な衛星追跡と測定は、氷床理論の重要な証拠を提供します。過去20年間で、氷河学者は南極氷床の変化が地球の大気と海洋の温暖化に影響を及ぼしていることを発見しました。フリッカーは、現在私たちには見えないように見える氷床の下の湖の変化が、南極の氷床に関する将来の研究の焦点になるだろうと提案しました。



最近、フリッカーと別の科学者グループが淡水と南極海の関係を調査しました。今回、研究チームは棚氷の表面近くの湖を観察しました。海に浮かぶ大きな氷の塊は、氷床の延長と見なされます。調査報告によると、南極東部の湖の底からエモリーの棚氷の底に亀裂が発生した後、2019年に大きな氷に覆われた湖が崩壊しました。



チームはICESat-2のデータを使用して、棚氷の景観の険しい変化を分析しました。崩壊後、元の場所には約10平方キロメートルの巨大な窪みが残されました。これは、ニューヨークのセントラルパークの3倍以上の大きさでした。この亀裂により、3日以内に、2,000億ガロン近くの淡水が棚氷の表面から海に運ばれました。






2019年9月、NASAは、科学者が南極大陸の理解を継続的に更新できるようにICESat-2衛星を打ち上げました。衛星は、氷床のマッピングに加えて、土地の地形、川、湖、森の高さ、海底の深さなど、世界の他の地域に関する情報も収集します。

1000mwレーザーポインター

ICESat-2がデータを収集した後、科学者はそれを使用して古代南極の地図の詳細を精緻化し、時間の経過に伴う氷床と氷河の標高の変化を示しました。これらのデータは、海氷と気候の予測を改善するのに役立ちます。高度の変化を測定するICESat-2の精度は、科学者が薄い海氷と厚い海氷を区別するのに役立ちます。