Eine bahnbrechende Antarktis-Mission enthüllte bizarre, verborgene Strukturen unter einem schmelzenden Schelfeis, dann verschwand der Forschungsroboter spurlos.
Die gefrorenen Ränder der Antarktis sind weniger stabil, als sie scheinen. Unter den breiten, scheinbar unbeweglichen Eisschelfen wirkt der Ozean. Strömungen transportieren Wärme in verborgene Hohlräume und formen so still und leise das Fundament des westantarktischen Eisschildes um. Das meiste, was unter dem Eis liegt, blieb unerreichbar. Oder zumindest blieb es das.
In den letzten Jahren haben Wissenschaftler begonnen, diese Bereiche mithilfe fortschrittlicher autonomer Fahrzeuge zu erkunden. Diese Unterwasserroboter werden unter den Schelfeisflächen eingesetzt, um das Gelände zu kartieren, die Schmelze zu messen und die Wechselwirkungen zwischen Meerwasser und Gletschereis an Orten zu untersuchen, die für Satelliten unzugänglich sind.
Eine solche Mission, die unter dem Dotson-Schelfeis durchgeführt wurde , lieferte die bisher detailliertesten Bilder der Unterseite eines antarktischen Gletschers.
Die Mission war Teil der International Thwaites Glacier Collaboration (ITGC) , einem gemeinsamen Forschungsprogramm britischer und amerikanischer Wissenschaftler.
Ihr Ziel: zu verstehen, wie die Schelfeise der Westantarktis auf veränderte Meerestemperaturen reagieren . Im Jahr 2022 starteten Forscher Ran , ein von schwedischen Wissenschaftlern entwickeltes autonomes Unterwasserfahrzeug, um den Hohlraum unter dem Dotson-Schelfeis zu erkunden.
Das Fahrzeug legte während einer 27-tägigen Untersuchung mehr als 1.000 Kilometer zurück und erfasste hochauflösende Sonarbilder von über 140 Quadratkilometern Untergrund. Dieser Teil des Eisschildes war zuvor noch nie so detailliert kartiert worden.
Das autonome Unterwasserfahrzeug Ran wurde für Missionen unter dem Schelfeis programmiert. Ein hochentwickeltes Fächerecholotsystem kartierte die Unterseite des Eises aus einer Entfernung von etwa 50 Metern.
„Wir konnten hochauflösende Karten der Eisunterseite erstellen. Das ist ein bisschen so, als würde man zum ersten Mal die Rückseite des Mondes sehen“, sagte Anna Wåhlin , Professorin für Ozeanographie an der Universität Göteborg , in einer vom British Antarctic Survey veröffentlichten Erklärung.
Einer in Science Advances veröffentlichten, von Fachkollegen begutachteten Studie zufolge offenbarte die Unterseite des Schelfs ein komplexes Terrain: terrassenförmige Felsvorsprünge , tropfenförmige Gruben und lange, von warmem Wasser geformte Schmelzkanäle .
Diese Strukturen deuten auf lokale Erosionszonen hin, die wahrscheinlich durch das Eindringen von Zirkumpolarwasser , einer relativ warmen Meeresströmung entlang des Kontinentalschelfs, entstanden sind.
Schmelzmuster komplexer als erwartet
Das Dotson-Schelfeis dünnt sich aus, jedoch nicht gleichmäßig. Sonardaten bestätigten, dass das Schmelzen auf bestimmte Bereiche konzentriert ist und nicht das gesamte Schelfeis betrifft. Zwei tiefe Hohlräume unterhalb der Westflanke sind durch schmale Kanäle miteinander verbunden, die dazu beitragen, warmes Wasser effizient in die Eisbasis zu transportieren.
Dieses ungleichmäßige Muster bestätigt frühere Ergebnisse von Satellitenaltimetrie und Klimamodellen, die ein signifikantes Abschmelzen entlang des westlichen Randes des Dotson-Schelfs zeigten. Diese konzentrierten Wärmeströme erklären, warum sich einige Regionen des Schelfs schneller zurückziehen als andere.
Eine Visualisierung der Unterseite des Dotson-Schelfeises zeigt mysteriöse, tropfenförmige Schmelzbereiche.
„Die von Ran erstellten Karten stellen einen enormen Fortschritt für unser Verständnis der antarktischen Schelfeise dar“, sagte Karen Alley , Glaziologin an der Universität von Manitoba . „Wir hatten bereits Hinweise darauf, wie komplex die Unterkonstruktion der Schelfeise ist, aber Ran hat ein umfassenderes und vollständigeres Bild als je zuvor gezeichnet.“
Daten von Ozeansensoren und Satelliten zeigen, dass das Dotson-Schelfeis in den letzten 20 Jahren fast 390 Gigatonnen Eis verloren hat . Mit der Ausdünnung des Schelfeises nimmt seine Fähigkeit ab, dem Abfließen der auf dem Meeresgrund aufliegenden Gletscher entgegenzuwirken, wodurch das Risiko eines beschleunigten Eisflusses ins Meer steigt.
Es wurde festgestellt, dass sich langjährige Brüche, von denen einige seit den 1990er Jahren sichtbar sind, an ihrer Basis aufgrund konzentrierter Turbulenzen verbreitern. Diese Brüche dienen als Eintrittspunkte für warmes Wasser und können den verdeckten Eisverlust beschleunigen – ein Prozess, der in vielen Eisschildmodellen nicht vollständig berücksichtigt wird.
Verschwinden während der Expedition 2024
Anfang 2024 kehrten Forscher zum Dotson-Eis zurück, um Teile der Mission zu wiederholen und Veränderungen an der Unterseite des Eises zu untersuchen. Bei einem Folgetauchgang fuhr das Raumschiff Ran planmäßig für 24 Stunden in die Höhle unter dem Eis ein. Es kehrte nicht zurück.
Ohne eine direkte Datenverbindung – Funksignale können mehrere hundert Meter dickes Eis nicht durchdringen – konnte das Team den Fortschritt des Fahrzeugs nicht verfolgen. Die Suche nach der Mission ergab weder akustische Signale noch Trümmerteile. Rans endgültiger Standort ist weiterhin unbekannt.
Dotson-Schelfeis. (A und B) Referenzhöhenmodell des Antarktis-Mosaiks.
„Obwohl wir wertvolle Daten zurückerhalten haben, konnten wir nicht alle erhofften Ergebnisse erzielen“, sagte Wåhlin gegenüber British Antarctic Survey News . Die Ursache des Verlusts ist unklar; Experten vermuten jedoch einen möglichen technischen Defekt oder eine Kollision mit einem Unterwasserrücken.
Trotz des Rückschlags betonen Wissenschaftler, dass die während der ersten Untersuchung gesammelten Sonardaten weiterhin zu einem besseren Verständnis des basalen Abschmelzens und der Wechselwirkung zwischen Eis und Ozean beitragen. Das Verschwinden des Sonars hat zudem neue Diskussionen über die Konstruktion und Robustheit autonomer Systeme in extremen Umgebungen angestoßen.
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