Tuomiopäivän jäätikkö: Jäinen liukumäki voi suistaa Antarktiksen mereen

Merivesi kalvaa alapuolelta Britannian kokoista jäätikköä. Jos se häviää, kaikki Länsi-Antarktiksen jäät valahtavat veteen ja merien pinta nousee kolme metriä. Monivuotinen tutkimushanke selvittää, kuinka lähellä katastrofia olemme.

Merivesi kalvaa alapuolelta Britannian kokoista jäätikköä. Jos se häviää, kaikki Länsi-Antarktiksen jäät valahtavat veteen ja merien pinta nousee kolme metriä. Monivuotinen tutkimushanke selvittää, kuinka lähellä katastrofia olemme.

BAS

Kaukaisessa maailmankolkassa ratkaistaan maailman kohtalo. Siksi sata yhdysvaltalaista ja brittiläistä tutkijaa on pystyttänyt leirinsä jättimäiselle Thwaitesin jäätikölle.

Oranssien telttojen ympärillä lunta riittää silmänkantamattomiin. Jäätikkö vaikuttaa järkkymättömältä ja haavoittumattomalta. Syvällä sen alla on kuitenkin jotain pahasti vialla.

Tutkijat osallistuvat viisivuotiseen International Thwaites Glacier Collaboration (ITGC) -hankkeeseen, jossa arvioidaan, kuinka todennäköisesti koko Länsi-Antarktis muuttuu vedeksi – ja milloin se voi tapahtua.

Tutkijat pääsivät Thwaitesin jäätikölle lokakuun ja helmikuun välillä vallinneen lyhyen kesän aikana. Antarktiksen kesäsää tarjoaa navakkaa myrskytuulta ja -30 asteen lämpötiloja.

© David Vaughan/BAS

Teltoissa suojassa napa-alueen tuulilta tutkijat seuraavat jännittyneenä, mitä 600 metriä heidän alapuolellaan tapahtuu. Icefin-sukellusrobotti lähettää sieltä pinnalle videokuvaa ja huolestuttavia lämpötila­lukemia.

Se on saavuttamassa peruslinjaksi kutsutun kriittisen pisteen, missä merivesi, peruskallio ja kiinteä jäätikkö kohtaavat toisensa. Vähitellen aavistuksen verran jäätä ilmaantuu kuvan yläreunaan.

Kun Icefin pääsee lähietäisyydelle, tutkijat näkevät, miten rosoinen jääseinämä on: se kertoo, että kaksiasteinen merivesi on alkanut nakertaa tietään jäätikön alle.

VIDEO: Seuraa Icefinin ja peruslinjan kohtaamista

Jos koko Thwaitesin jäätikkö valuu mereen tai sulaa, maailman merien pinta kohoaa 80 senttiä. Eikä nousu pysähdy siihen, sillä Thwaites on vain pieni tulppa jättialtaassa, johon kaikki Länsi-Antarktiksen jää valuu.

Tutkijat laskeutuivat jäätikölle

Länsi-Antarktiksen jääpeite reagoi lämpötilan kohoamiseen herkemmin kuin Itä-Antarktiksen tai Grönlannin jäätiköt. Valtaosa Länsi-Antarktiksen jääpeitteestä lepää nimittäin kallioperän päällä useita satoja metrejä merenpinnan alla.

Lämmin merivesi pääsee sulattamaan jäätä alhaaltapäin, ja sulaminen on tällöin nopeampaa kuin lämpimän ilman ja jään rajapinnassa. Jääkuutiokin sulaa nopeammin lämpimässä vedessä kuin vastaavan lämpöisessä ilmassa.

Thwaitesin jäätiköstä on kolmen viime vuosikymmenen aikana lohjennut enemmän jäävuoria kuin yleensä. Sen reuna vetäytyy kohti mannerta neljän kilometrin vuosivauhtia, kun sen meren yllä olevasta jäähyllystä irtoaa 126 miljardia tonnia jäätä veteen.

Sen massa kutistuu niin kovaa vauhtia, että se yksinään nostaa merien pintaa 3,4 millimetriä vuodessa.

Thwaitesin jäätikkö aiheuttaa ­4 prosenttia vuotuisesta merenpinnan noususta.

Tähän asti dramaattista muutosta on seurattu satelliiteilla, mutta jotta jäätikön tarkka kohtalo saadaan selville, tarvitaan myös runsaasti mittausdataa pinnalta.

Yhdysvaltojen National Science Foundation ja British Antarctic Survey myönsivät siksi 50 miljoonaa dollaria tutkijoiden lähettämiseen jäätikölle Etelämantereen kesän ajaksi, joka alkaa lokakuussa ja päättyy helmikuussa.

Tammi-helmikuussa 2020 tutkijat sitten uhmasivat sään jumalten vihaa ja suuntasivat eteläisen mantereen autioimpaan ja tuulisimpaan kolkkaan.

Länsi-Antarktis on tuomittu

Vuonna 2002 merivesi sulatti jäätä Antarktiksen niemimaalla Larsen B -jäähyllyn alta niin, että hylly romahti.

Romahdus ei aiheuttanut isoja ongelmia, koska jäähylly kellui jo ennestään vedessä, mutta jos sama toistuisi Thwaitesin jäätiköllä, seuraukset voisivat olla katastrofaaliset.

© Shutterstock & Lotte Fredslund

Jäähylly toimii jarruna

Jäätiköiden edessä kelluvasta jäähyllystä on alkanut merenpinnan nousun kiihtyessä lohjeta entistä enemmän jäävuoria. Jos jäähylly murtuu, jäävuorien syntyminen kiihtyy.

Jään vuosikato on 126 miljardia tonnia

Oranssi väri osoittaa suurimman jääkadon Thwaitesin ja Pinesaaren jäätiköiden alueilta kiloina per neliömetri. Jos jäätiköt sulavat kokonaan, merien pinta nousee 80 senttiä.

Rotko hukuttaa Länsi-Antarktiksen

Thwaitesin jäätikön takana sijaitsee kaksi kilometriä syvä Bentleyn rotko. Jos jäätikkö vetäytyy sitä pitkin Transantarktisille vuorille, Länsi-Antarktis muuttuu valtamereksi.

Kymmenen prosenttia Antarktiksen jäästä koostuu jäävirroista eli sellaisista jäätikköalueista, joilla jää liikkuu selkeästi nopeammin kuin muualla. Thwaitesin jäätikölle valuu kilometrin paksuinen jäävirta, joka on 192 000 neliökilometrin laajuinen eli hieman Britanniaa pienempi.

Tällä hetkellä jäätikön edessä kelluva jäähylly toimii tulppana, joka jarruttaa jään valumista mereen, mutta jos tulppa katoaa, jään virtaus kohti merta kiihtyy ja siitä lohkeaa yhä enemmän jäävuoria.

Länsi-Antarktiksessa oleva Thwaitesin jäätikkö avautuu Amundsenin merelle. Sen edustan jäähylly toimii jättimäisenä tulppana, joka estää takana olevien jäävirtojen valumisen mereen. Ne voisivat nostaa merien pintaa 80 senttimetriä.

© Shutterstock

Thwaitesin jäätikön takana on yli kaksi kilometriä syvä Bentleyn rotko. Se ulottuu aina Transantarktisille vuorille, jotka erottavat Länsi- ja Itä-Antarktista. Jos jäätikkö sulaa rotkosta vuoriketjulle asti, koko Länsi-Antarktis romahtaa ja jäljelle jää meri, josta pistää esiin muutamia saaria.

Joka tapauksessa tämä nostaisi merien pintaa 3,3 metriä, jolloin maailman rannikkokaupungit jäisivät veden alle. Tutkijat kutsuvatkin Thwaitesia siksi ”Tuomiopäivän jäätiköksi”.

Lämmin vesi pusertuu ylöspäin

Lämmin merivesi, joka tällä hetkellä huuhtoo Thwaitesin jäätikön ja sen naapurin Pinesaaren jäätikön peruslinjaa, on matkannut pitkältä – aina Pohjois-Atlantilta asti.

Matkalla merivesi painuu pohjaan etelään suuntautuvaksi virraksi, ja Antarktiksen luona se muodostaa pohjavirran, joka kiertää mannerta noin 530 metrin syvyydessä.

Sen yläpuolella lepää jääkylmä Eteläinen jäämeri, jonka veden lämpötila on vain hieman suolaveden jäätymispisteen eli kahden miinusasteen yläpuolella. Ilmastonmuutos on muuttanut tuulien virtausta niin, että pohjavirran lämmin vesi pusertuu kohti mannerjalustaa jäätiköiden alle.

Ennen kuin Icefin-robotti lähetetään jäätikön alle, on porattava 600 metriä syvä reikä kuumavesiporalla, johon syötetään kymmenen tonnia lunta.

© David Vaughan/BAS

Icefin-sukellusrobotin tärkein tehtävä on rekisteröidä Thwaitesin jäätikön alle kohoavan pohjavirtauksen pyörteilyä.

Mitä voimakkaampaa pyörteilyä vedessä on, sitä enemmän lämmintä vettä pusertuu jäätikköä vasten.

Icefinin mittaukset osoittavat, että jäätikkö sulaa pohjalta, mutta tarvitaan kokonaiskuva jäätikön muutoksista, jotta saadaan selville sen kohtalo yhä lämpenevässä maailmassa.

Pommi testaa maaperää

Yksi ratkaisevista kysymyksistä on, onko 1,5 kilometriä syvä allas jäätikön alla pinnaltaan sileä vai rikkonainen. Mitä sileämpi pinta on, sitä nopeammin jää voi liikkua.

Vastauksen saamiseksi kiinteässä jäässä räjäytetään pieniä räjähdyspanoksia. Jään alla olevasta kalliosta heijastuvat ääniaallot paljastavat kallion muodot. Geologit ovat erityisen kiinnostuneita 70 kilometrin mittaisesta ja melko korkeasta kallioharjanteesta, joka voi olla viimeinen jään kulkua jarruttava este.

Sen ympäristössä tehdään sarja räjäytyksiä, jotta saadaan tarkka kuva kallioiden muodosta ja korkeudesta. Korkeus kertoo, kuinka paljon meri saa nousta, ennen kuin jäätikkö on tuhoon tuomittu.

Jään kiderakenne ja tiheys vaikuttavat myös siihen, kuinka nopeasti jäätikkö liukuu vedenalaisten kallioiden yli. Siksi jään kaikki kerrokset kartoitetaan lentokoneesta tutkamittauksilla.

Tutkamittaukset paljastavat esimerkiksi jäätikön alaosassa peruslinjan tuntumassa olevat veden täyttämät onkalot.

Tutkijat ovat liimanneet anturit 18 hylkeen ja merinorsun päähän. Kun eläin sukeltaa jää­hyllyn alle etsimään ruokaa, anturit rekisteröivät virtaukset, lämpötilan ja suolapitoisuuden.

© Lars Boehme/BAS

Kuumavesiporalla kiinteään jäähän ja jäähyllyyn tehtyjen reikien ansiosta on voitu sijoittaa antureita peruslinjan kummallekin puolelle.

Tulevina vuosina anturit kertovat, kuinka nopeasti jäätikön alaosa liikkuu. Jäähyllyihin tehtyjen reikien avulla voidaan päästä ottamaan kairausnäytteitä merenpohjan sedimenteistä eli kerrostumista.

Kairausnäytteet voivat kertoa esimerkiksi sen, kuinka nopeasti jäätikkö vetäytyi, kun lämpötila edellisen kerran kohosi nopeasti viimeisen jääkauden lopulla 11 700 vuotta sitten.

Tieto voi auttaa ymmärtämään, miten jää reagoi lämpenemiseen tulevaisuudessa.

Jäätiköille, jäähyllyille ja jäävuorille sijoitetut automaattiset sääasemat mittaavat tuulenvoimakkuutta, ilman lämpötilaa ja meren jääolosuhteita. Lisäksi 18 merinorsun ja weddellinhylkeen takaraivoon on liimattu anturit.

Ne elävät meressä jäähyllyn edustalla ja sen alla ja sukeltelevat pohjassa etsimässä ravintoa. Anturit voivat rekisteröidä siksi kaikkien vesikerrosten oloja.

Suurten merinisäkkäiden käytöstä on myös se etu, että mittauksia voidaan tehdä talvella, jolloin paksu merijää estää pääsyn alueelle laivoilla.

Suorinta mittausdataa merivirroista ja lämpimien syvien virtojen pyörteilystä saadaan vedenalaisilla tutkimusliitimillä. Torpedomaisissa laitteissa ei ole moottoria, vaan ne liikkuvat vedessä käyttäen hyväksi nostetta.

Laitteet on varustettu mikrofoneilla, jotka tallentavat jäävuorien lohkeamisessa, veteen molskahtamisessa ja vedessä kellumisessa syntyviä ääniä.

Korkea jääseinä voi olla epävakaa

Äänet voimistuvat ja toistuvat entistä useammin, jos jäätikön edessä oleva jäähylly romahtaa ja lämmin merivesi pääsee sulattamaan jäätä jäätikön ja peruskallion yhtymäkohdasta.

Siinä tapauksessa jäätikkö alkaa kutistua ja pian sen reuna on jo 1,5 kilometriä syvän altaan mantereen puolella.

Lisäksi jäätikön reunan vetäytyessä yhä kauemmaksi sen pystysuora etureuna kasvaa korkeutta, koska jää on sitä paksumpaa, mitä lähempänä se on sisämaata.

Icefin-sukellusrobotin retket ulottuvat 1 600 metriä syvälle jäätikön alle.

Mitä korkeampi jäätikön etureunasta tulee, sitä useammin siitä lohkeaa paloja, joista muodostuu valtavia jäävuoria.

Kun jäävuoret loiskahtavat veteen, ne synnyttävät jättimäisiä aaltoja, mikä vain kiihdyttää uusien vuorien lohkeamista seinämästä.

Prosessi vain voimistaa itseään, kunnes sitä ei voi pysäyttää, jolloin jää hajoaa nopeammin kuin nykyiset jäätikkömallit ennustavat. Ei kuitenkaan tiedetä varmasti, toteutuuko tällainen kauhuskenaario.

Tutkijoiden kentältä keräämällä datalla kehitetään jäätikkömalleja, jotka kytkevät yhteen jään olosuhteet, perustan muodon, meren ja ilmakehän. Data voi auttaa vastaamaan kolmeen kysymykseen.

Video: lennä Tuomionpäivän jäätikön keinuvalle jäälakeudelle.

Tutkijoiden on ensinnäkin laskettava, kuinka paljon Thwaitesin jäätikkö vaikuttaa merien pinnan kohoamiseen vuoteen 2100 mennessä. Nykyisissä malleissa operoidaan 30 sentin tai enintään yli metrin nousulla.

Seuraavaksi on ratkaistava, onko muutos peruuttamaton, jos ilmastonmuutos etenee tai jos ilmastonmuutos saadaan pysähtymään.

Valtameret reagoivat lämpötilanmuutoksiin hitaammin kuin ilmakehä ja lämpenevät vielä vuosisatoja senkin jälkeen, kun ilmakehä alkaa jäähtyä.

Siksi halutaan tutkia, voiko 70 kilometrin mittainen kallioharjanne jään alla toimia pönkkänä, joka pysäyttää jäätikön vetäytymisen tai ainakin viivyttää sitä vuosikymmenillä tai -sadoilla.

80 senttiä nousee merenpinta kaikkialla, mikäli Thwaitesin jäätikkö sulaa.

Jos valtamerien pinta nousee niin paljon, että kallioharjanne jää veden alle, koko nykyinen 192 000 neliökilometrin laajuinen Tuomiopäivän jäätikkö voi valahtaa mereen, mikä puolestaan voi saada koko Länsi-Antarktiksen jääpeitteen romahtamaan.

Viimeinen ja ehkä tärkein malleilla selvitettävä seikka on se, tapahtuuko pahin mahdollinen jo seuraavan vuosisadan aikana vai onko meillä enemmän aikaa varautua siihen.

Koronavirus kiusana

Olosuhteet ovat niin monimutkaiset, että asiaa teoriassa tutkivat tarvitsevat kaiken mahdollisen tiedon, jonka heidän kollegansa pystyvät keräämään kentältä.

Juuri nyt kaikkien hankkeeseen osallistuvien sadan tutkijan olisi pitänyt paiskia töitä vuorokauden ympäri jäällä, mutta koronapandemia pani suunnitelmat uusiksi. Muutamaa kuukautta ennen lähtöä ITGC peruutti kaikki kauden 2020–2021 kenttätyöt. Hankkeessa ei haluta ottaa riskiä, että virus leviää leireissä.

Vuonna 2021 Thwaitesiin lähtee vain kourallinen tutkijoita valvomaan laitteita, jotta kaikki on valmista, kun koko tiimi vuoden päästä palaa takaisin tarkkailemaan Tuomiopäivän jäätikön tilannetta.