เมื่อบินอยู่เหนือทวีปแอนตาร์กติกา เป็นเรื่องยากที่จะดูว่าเอะอะเกี่ยวกับอะไร เช่นเดียวกับเค้กแต่งงานขนาดยักษ์ เปลือกน้ำrostาลของหิมะบนแผ่นน้ำแข็งที่ใหญ่ที่สุดในโลกนั้นดูเรียบเนียนไร้ที่ติ สวยงามและขาวโพลนอย่างสมบูรณ์แบบ เนินทรายหิมะหมุนวนเล็กๆ ปกคลุมพื้นผิว
แต่เมื่อคุณเข้าใกล้ขอบของแผ่นน้ำแข็ง ความรู้สึกถึงพลังที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังก็ปรากฏขึ้น รอยแตกปรากฏขึ้นบนพื้นผิว บางครั้งก็จัดเป็นกระดานซักผ้า และบางครั้งก็เกิดความโกลาหลของยอดแหลมและสันเขา เผยให้เห็นหัวใจผลึกสีฟ้าซีดของน้ำแข็งเบื้องล่าง
เมื่อเครื่องบินบินต่ำลง ขนาดของรอยแยกเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ สิ่งเหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงรอยแตก แต่เป็นหุบเขาที่ใหญ่พอที่จะกลืนเครื่องบินเจ็ตไลเนอร์ หรือยอดแหลมขนาดเท่าอนุสาวรีย์ หน้าผาและน้ำตา รอยแยกในผ้าห่มสีขาวปรากฏขึ้น บ่งบอกถึงพลังที่สามารถโยนก้อนน้ำแข็งของเมืองไปรอบๆ ได้เหมือนกับรถที่อับปางจำนวนมากในกอง มันเป็นภูมิประเทศที่บิดเบี้ยว ฉีกขาด และบิดเบี้ยว ความรู้สึกของการเคลื่อนไหวก็ปรากฏขึ้นในลักษณะที่ไม่มีส่วนใดของโลกที่ปราศจากน้ำแข็งสามารถถ่ายทอดได้ ภูมิประเทศทั้งหมดมีการเคลื่อนไหว และดูเหมือนจะไม่ค่อยพอใจกับมันมากนัก
มุมมองข้ามน้ำแข็งจากเครื่องบินซึ่งแสดงให้เห็นรอยแตกจำนวนมาก
น้ำแข็งแตกที่ธารน้ำแข็งทเวตส์ออกสู่ทะเล Ted Scambos
แอนตาร์กติกาเป็นทวีปที่ประกอบด้วยเกาะขนาดใหญ่หลายแห่ง หนึ่งในนั้นมีขนาดเท่ากับออสเตรเลีย ทั้งหมดถูกฝังอยู่ใต้ชั้นน้ำแข็งหนา 10,000ฟุต น้ำแข็งมีน้ำจืดเพียงพอที่จะยกระดับน้ำทะเลได้เกือบ 200 ฟุต
ธารน้ำแข็งมีการเคลื่อนไหวอยู่เสมอ แต่ภายใต้น้ำแข็ง การเปลี่ยนแปลงกำลังเกิดขึ้นซึ่งส่งผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่ออนาคตของแผ่นน้ำแข็ง และต่ออนาคตของชุมชนชายฝั่งทั่วโลก
แตก, ผอมบาง, ละลาย, ยุบตัว
แอนตาร์กติกาเป็นที่ที่ฉันทำงาน ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ขั้วโลกฉันได้เยี่ยมชมพื้นที่ส่วนใหญ่ของแผ่นน้ำแข็งมากกว่า 20 ครั้งไปยังทวีปนี้ โดยนำเซ็นเซอร์และสถานีตรวจอากาศ เดินป่าข้ามธารน้ำแข็ง หรือวัดความเร็ว ความหนา และโครงสร้างของน้ำแข็ง
ปัจจุบัน ฉันเป็นนักวิทยาศาสตร์ประสานงานของสหรัฐฯ ในโครงการวิจัยระดับนานาชาติที่สำคัญเกี่ยวกับธารน้ำแข็งที่เสี่ยงภัยที่สุดของทวีปแอนตาร์กติกา – เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนั้นในทันที ฉันได้ข้ามรอยแยกอย่างระมัดระวัง เหยียบอย่างระมัดระวังบนน้ำแข็งสีฟ้าที่มีลมพัดแรง และขับผ่านภูมิประเทศที่ซ้ำซากจำเจเป็นเวลาหลายวันที่คุณสามารถจินตนาการได้
ภูเขากำหนดการไหลของธารน้ำแข็งลงสู่ทะเล 66 เหนือผ่าน Unsplash
ในช่วงสองสามศตวรรษที่ผ่านมา แผ่นน้ำแข็งมีความเสถียร เท่าที่วิทยาศาสตร์ขั้วโลกสามารถบอกได้ ความสามารถของเราในการติดตามปริมาณน้ำแข็งที่ไหลออกมาในแต่ละปี และปริมาณหิมะที่ตกลงมาบนยอด ขยายกลับไปเพียงไม่กี่ทศวรรษแต่สิ่งที่เราเห็นคือแผ่นน้ำแข็งที่เกือบจะสมดุลเมื่อไม่นานนี้เอง ในทศวรรษ 1980
ก่อนหน้านี้ การเปลี่ยนแปลงของน้ำแข็งเกิดขึ้นอย่างช้าๆ ภูเขาน้ำแข็งจะแตกออก แต่น้ำแข็งถูกแทนที่ด้วยการไหลออกใหม่ ปริมาณหิมะทั้งหมดไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนักในช่วงหลายศตวรรษ – เรารู้จากการดูแกนน้ำแข็ง – และโดยทั่วไปการไหลของน้ำแข็งและความสูงของแผ่นน้ำแข็งดูคงที่มากจนเป้าหมายหลักของการวิจัยน้ำแข็งในยุคแรกในแอนตาร์กติกาคือการหาสถานที่ ที่ใด ๆ ที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก
รอยแตกลึกทำให้เสาน้ำแข็งขรุขระและมีชั้นหิมะอยู่ด้านบนพร้อมที่จะตกลงไปในทะเล
น้ำแข็งแตกออกจากด้านหน้าของธารน้ำแข็งในทวีปแอนตาร์กติกา 66 เหนือผ่าน Unsplash
แผนที่ของแผ่นน้ำแข็งที่แสดงน้ำแข็งที่ไหลเร็วขึ้นที่ชั้นน้ำแข็ง และโดยเฉพาะบริเวณขอบของแอนตาร์กติกาตะวันตก
แผนที่ของทวีปแอนตาร์กติกาเมื่อมองจากด้านบน ส่วนใหญ่เป็นแผ่นน้ำแข็ง แสดงความเร็วของน้ำแข็งที่ไหลผ่าน ธารน้ำแข็งทเวทส์อยู่ทางซ้ายมือ สตูดิโอสร้างภาพทางวิทยาศาสตร์ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่า
แต่ตอนนี้ ในขณะที่อากาศโดยรอบและมหาสมุทรอุ่นขึ้น พื้นที่ของแผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติกที่มีเสถียรภาพมาเป็นเวลาหลายพันปีกำลังแตกตัว ผอมบาง ละลายหรือในบางกรณี ยุบ เป็นกอง ขณะที่ขอบน้ำแข็งเหล่านี้ตอบสนอง พวกมันส่งคำเตือนอันทรงพลัง: หากแม้เพียงส่วนเล็ก ๆ ของแผ่นน้ำแข็งที่จะพังลงสู่ทะเลอย่างสมบูรณ์ ผลกระทบต่อชายฝั่งของโลกจะรุนแรง
เช่นเดียวกับนักธรณีวิทยาหลายคน ฉันคิดว่าโลกมีลักษณะอย่างไรภายใต้ส่วนที่เราเห็น สำหรับแอนตาร์กติกา นั่นหมายถึงการคิดถึงภูมิประเทศใต้น้ำแข็ง ทวีปที่ถูกฝังมีลักษณะอย่างไร – และชั้นใต้ดินที่เป็นหินนั้นกำหนดอนาคตของน้ำแข็งในโลกที่ร้อนขึ้นอย่างไร
จินตนาการถึงโลกใต้น้ำแข็ง
ความพยายามล่าสุดในการรวมข้อมูลจากเครื่องบินหลายร้อยลำกับการศึกษาภาคพื้นดินได้ให้แผนที่แบบหนึ่งของทวีปใต้น้ำแข็งแก่เรา เผยให้เห็นภูมิประเทศที่แตกต่างกันมากสองแห่ง แบ่งโดยเทือกเขาทรานแซนตาร์กติก
ในแอนตาร์กติกาตะวันออก ส่วนที่ใกล้กับออสเตรเลีย ทวีปนี้ขรุขระและมีรอยย่น โดยมีเทือกเขาเล็กๆ หลายแห่ง บางแห่งมีหุบเขาแบบอัลไพน์ ตัดโดยธารน้ำแข็งแห่งแรกที่ก่อตัวขึ้นบนทวีปแอนตาร์กติกาเมื่อ 30 ล้านปีก่อน ซึ่งภูมิอากาศของมันคล้ายกับของอัลเบอร์ตาหรือปาตาโกเนีย พื้นหินส่วนใหญ่ของแอนตาร์กติกาตะวันออกตั้งอยู่เหนือระดับน้ำทะเล นี่คือจุดที่ชั้นน้ำแข็งคองเกอร์ขนาดเท่าเมืองที่ถล่มลงมาท่ามกลางคลื่นความร้อนที่รุนแรงผิดปกติในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2565
ทิวทัศน์ของพื้นหินของทวีปแอนตาร์กติกาใต้น้ำแข็งในปัจจุบันแสดงให้เห็นเกาะต่างๆ ทางฝั่งตะวันตกและมีชั้นหินที่อยู่เหนือน้ำทะเลมากขึ้นทางทิศตะวันออก
ใต้น้ำแข็ง การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ได้ทำแผนที่พื้นหินของทวีปแอนตาร์กติกา และแสดงให้เห็นว่าฝั่งตะวันตกส่วนใหญ่อยู่ต่ำกว่าระดับน้ำทะเล Bedmap2; Fretwell 2013
ในแอนตาร์กติกาตะวันตก รากฐานมีความแตกต่างกันมาก โดยมีส่วนที่ลึกกว่ามาก บริเวณนี้เคยเป็นก้นมหาสมุทร ซึ่งเป็นภูมิภาคที่ทวีปถูกขยายและแตกออกเป็นบล็อกเล็กๆ ที่มีก้นทะเลลึกคั่นกลาง เกาะขนาดใหญ่ที่สร้างจากเทือกเขาภูเขาไฟเชื่อมต่อกันด้วยน้ำแข็งหนาทึบ แต่น้ำแข็งที่นี่อุ่นกว่าและเคลื่อนที่เร็วกว่า
เมื่อ 120,000 ปีที่แล้วบริเวณนี้น่าจะเป็นทะเลเปิด และแน่นอนในช่วง 2 ล้านปี ที่ผ่าน มา นี่เป็นสิ่งสำคัญเพราะสภาพอากาศของเราในปัจจุบันกำลังเข้าใกล้อุณหภูมิอย่างรวดเร็วเช่นเดียวกับเมื่อไม่กี่ล้านปีก่อน
การตระหนักว่าแผ่นน้ำแข็งเวสต์แอนตาร์กติกได้หายไปในอดีตเป็นสาเหตุของความกังวลอย่างมากในยุคโลกร้อน
ระยะเริ่มต้นของการล่าถอยครั้งใหญ่
ไปทางชายฝั่งตะวันตกของทวีปแอนตาร์กติกาเป็นพื้นที่ขนาดใหญ่ที่เรียกว่าธารน้ำแข็งทเวตส์ นี่คือธารน้ำแข็งที่กว้างที่สุดในโลก โดยกว้าง 70 ไมล์ กินพื้นที่เกือบเท่าไอดาโฮ
ข้อมูล ดาวเทียมบอกเราว่ากำลังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการล่าถอยครั้งใหญ่ ความสูงของพื้นผิวลดลงถึง 3 ฟุตในแต่ละปี รอยแตกขนาดใหญ่ก่อตัวขึ้นที่ชายฝั่งและมีภูเขาน้ำแข็งขนาดใหญ่จำนวนมากลอยอยู่ ธารน้ำแข็งไหลด้วยความเร็วมากกว่าหนึ่งไมล์ต่อปี และความเร็วนี้เพิ่มขึ้นเกือบสองเท่าในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา
ข้อมูลดาวเทียมสองทศวรรษแสดงให้เห็นการสูญเสียน้ำแข็งที่เร็วที่สุดในบริเวณธารน้ำแข็งทเวตส์ นาซ่า.
มุมมองข้ามน้ำแข็งจากเครื่องบินซึ่งแสดงให้เห็นรอยแตกจำนวนมาก
จากด้านบนจะเห็นรอยร้าวในธารน้ำแข็งทเวทส์ Ted Scambos
บริเวณนี้ถูกกล่าวไว้แต่เนิ่นๆ ว่าเป็นสถานที่ที่น้ำแข็ง อาจสูญเสียการยึดเกาะบน พื้นหิน ภูมิภาคนี้ถูกเรียกว่า ” จุดอ่อนที่อ่อนแอ” ของแผ่นน้ำแข็ง
การวัดความลึกของน้ำแข็งครั้งแรกโดยใช้เสียงสะท้อนจากคลื่นวิทยุ แสดงให้เห็นว่าศูนย์กลางของแอนตาร์กติกาตะวันตกมีพื้นหินอยู่ต่ำกว่าระดับน้ำทะเลถึงหนึ่งไมล์ครึ่ง บริเวณชายฝั่งทะเลตื้นกว่า มีภูเขาไม่กี่แห่งและที่ราบสูงบางแห่ง แต่มีช่องว่างกว้างระหว่างภูเขาอยู่ใกล้ชายฝั่ง นี่คือจุดที่ธารน้ำแข็งทเวทส์บรรจบกับทะเล
รูปแบบนี้มีน้ำแข็งที่ลึกกว่ากองสูงใกล้กับศูนย์กลางของแผ่นน้ำแข็ง และหินที่ตื้นกว่าแต่ยังต่ำอยู่ใกล้ชายฝั่ง เป็นสูตรสำหรับภัยพิบัติ – แม้ว่าจะเกิดภัยพิบัติที่ช้ามาก
น้ำแข็งไหลภายใต้น้ำหนักของมันเอง – สิ่งที่เราเรียนรู้จากวิทยาศาสตร์โลกในโรงเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย แต่ตอนนี้ลองคิดดู ด้วยน้ำแข็งที่สูงมากและลึกมากใกล้กับใจกลางของทวีปแอนตาร์กติกา จึงมีศักยภาพมหาศาลสำหรับการไหลที่เร็วขึ้น เมื่ออยู่ใกล้ขอบน้ำที่ตื้นขึ้น กระแสน้ำจะถูกระงับ – บดบนพื้นหินขณะที่มันพยายามจะไหลออกไป และมีเสาน้ำแข็งที่สั้นกว่าที่ชายฝั่งบีบออกด้านนอก
ธารน้ำแข็งแอนตาร์กติกไหลระหว่างภูเขา เส้นน้ำแข็งแสดงว่ากำลังไหล
ธารน้ำแข็งแอนตาร์กติกไหลลงสู่ทะเล Erin Pettit
น้ำอุ่นกำลังบ่อนทำลายธารน้ำแข็งเพียงใด
หากน้ำแข็งถอยห่างออกไปไกลพอ แนวรบที่ถอยกลับจะเปลี่ยนจากน้ำแข็งที่ “บาง” ซึ่งยังคงมีความหนาเกือบ 3,000 ฟุตไปจนถึงน้ำแข็งที่หนากว่าไปยังใจกลางของทวีป ที่ขอบถอย น้ำแข็งจะไหลเร็วขึ้น เพราะตอนนี้น้ำแข็งหนาขึ้น เมื่อไหลเร็วขึ้น ธารน้ำแข็งจะดึงน้ำแข็งที่อยู่ด้านหลังลงมา ปล่อยให้ลอยได้ ทำให้ถอยกลับมากขึ้น นี่คือสิ่งที่เรียกว่าวงจรป้อนกลับเชิงบวก – การถอยกลับทำให้น้ำแข็งหนาขึ้นที่ด้านหน้าของธารน้ำแข็ง ทำให้การไหลเร็วขึ้น นำไปสู่การถอยมากขึ้น
น้ำอุ่น: การจู่โจมจากด้านล่าง
แต่การล่าถอยครั้งนี้จะเริ่มต้นอย่างไร? จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ ทเวตส์ไม่ได้เปลี่ยนแปลงอะไรมากนักนับตั้งแต่มีการทำแผนที่ครั้งแรกในทศวรรษที่ 1940 ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์คิดว่าการถอยห่างจากอากาศที่อุ่นขึ้นและการละลายของพื้นผิว แต่สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงที่ Thwaites ที่เห็นในข้อมูลดาวเทียมนั้นไม่ง่ายนักที่จะสังเกตจากพื้นผิว
อย่างไรก็ตาม ใต้น้ำแข็งณ จุดที่แผ่นน้ำแข็งลอยตัวออกจากทวีปเป็นครั้งแรกและเริ่มยื่นออกไปเหนือมหาสมุทรเป็นชั้นน้ำแข็งที่ลอยอยู่ สาเหตุของการล่าถอยนั้นชัดเจน ที่นี่ น้ำทะเลที่อยู่เหนือจุดหลอมเหลวกำลังกัดเซาะฐานของน้ำแข็งลบออกเมื่อก้อนน้ำแข็งหายไปในแก้วน้ำ
ภาพประกอบของหิ้งน้ำแข็งและธารน้ำแข็งที่มีน้ำไหลอยู่ใต้หิ้งน้ำแข็งและกัดเซาะที่ก้นทะเล
น้ำอุ่นกำลังไหลเข้าใต้หิ้งน้ำแข็งและกัดเซาะจากด้านล่าง Scambos et al 2017
น้ำที่สามารถละลายน้ำแข็งได้มากถึง 50 ถึง 100 ฟุตทุกปีมาบรรจบกับขอบของแผ่นน้ำแข็งที่นี่ การกัดเซาะนี้ทำให้น้ำแข็งไหลเร็วขึ้น ดันกับชั้นน้ำแข็งที่ลอยอยู่
หิ้งน้ำแข็งเป็นหนึ่งในแรงยับยั้งที่ยึดแผ่นน้ำแข็งไว้ด้านหลัง แต่แรงกดดันจากน้ำแข็งบนพื้นดินก็ค่อยๆ ทำลายแผ่นน้ำแข็งนี้ เช่นเดียวกับแผ่นกระดานที่มีน้ำหนักมากเกินไป มันกำลังเกิดรอยแตกขนาดใหญ่ เมื่อมันหลีกทาง – และการทำแผนที่ของการแตกหักและความเร็วของการไหลแนะนำว่านี่อยู่ห่างออกไปเพียงไม่กี่ปี – จะเป็นอีกขั้นตอนหนึ่งที่ช่วยให้น้ำแข็งไหลเร็วขึ้นโดยป้อนกลับลูปป้อนกลับ
ระดับน้ำทะเลสูงขึ้นถึง 10 ฟุต
เมื่อมองย้อนกลับไปที่ทวีปที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งจากค่ายของเราในปีนี้ ธารน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่ไหลไปสู่ชายฝั่งและทอดยาวจากขอบฟ้าสู่ขอบฟ้า ขึ้นไปถึงกลางแผ่นน้ำแข็งเวสต์แอนตาร์กติก มีความรู้สึกว่าน้ำแข็งไหลลงมาที่ชายฝั่ง
น้ำแข็งยังคงเป็นน้ำแข็ง – มันไม่เคลื่อนที่เร็วขนาดนั้นไม่ว่าจะขับอะไร แต่พื้นที่ขนาดยักษ์ที่เรียกว่าเวสต์แอนตาร์กติกาในไม่ช้านี้จะเริ่มเสื่อมถอยหลายศตวรรษซึ่งจะเพิ่มสูงถึง 10 ฟุตจากระดับน้ำทะเล ในกระบวนการนี้ อัตราการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลจะเพิ่มขึ้นหลายเท่า ทำให้เกิดความท้าทายอย่างมากสำหรับผู้ที่มีส่วนได้ส่วนเสียในเมืองชายฝั่ง ซึ่งก็คือพวกเราแทบทุกคน
