机器人在南极冰架下提供前所未有的视野

在南极洲最大的冰架底部一个狭窄的、充满海水的裂缝中，远程操作的Icefin水下航行器上的摄像头传达了风景的突然变化。

光滑多云的陨石冰壁突然变绿，质地更粗糙，过渡到咸海冰。

在罗斯冰架表面与坎布冰流相遇的地方附近近1，900英尺处，美国 - 新西兰研究小组将这种转变视为“冰泵”的证据 - 这是以前从未在冰架裂缝中直接观察到的过程，对其稳定性很重要。

“我们正在观察刚刚融化不到100英尺的冰，流入裂缝，然后重新冻结，”康奈尔天体物理和行星科学中心的访问学者贾斯汀劳伦斯说。“然后随着我们走得更高，它变得越来越奇怪。

2月<>日发表在《自然地球科学》上的“在坎布冰流接地区观察到的裂缝重新冻结和撤退特征”中详细介绍了冰鳍机器人在裂缝内前所未有的观察，以及揭示冰架下一个多世纪地质过程的观察结果。

该论文报告了2019年由新西兰南极洲资助并由奥塔哥大学教授Christina Hulbe及其同事领导的Kamb Ice Stream实地活动的结果。在美国宇航局天体生物学计划的支持下，由康奈尔大学天文学、地球和大气科学副教授布兰妮·施密特领导的研究小组能够加入探险队并部署Icefin。施密特的行星可居住性和技术实验室已经开发了近十年的冰鳍，从佐治亚理工学院开始。

结合最近发表的对快速变化的Thwaites冰川的调查 - 由第二辆Icefin车辆在同一季节探索 - 该研究有望通过提供冰，海洋和海底相互作用的首次高分辨率视图来改进海平面上升模型在南极西部冰盖上对比冰川系统。

斯维特(Thwaites)暴露在温暖的洋流中，是非洲大陆最不稳定的冰川之一。海洋非常寒冷的坎布冰溪自 1800 年代后期以来一直停滞不前。坎布目前抵消了南极洲西部的部分冰损失，但如果重新激活，可能会使该地区对海平面上升的贡献增加12%。

“南极洲是一个复杂的系统，重要的是要了解光谱的两端 - 已经经历快速变化的系统以及那些未来变化构成风险的安静系统，”施密特说。“一起观察Kamb和Thwaites有助于我们了解更多。

美国宇航局资助了Icefin的开发和Kamb探索，以将海洋探索扩展到地球之外。像在裂缝中发现的海洋冰可能是木星冰冷卫星欧罗巴条件的模拟，木卫二是美国宇航局欧罗巴快船轨道任务的目标，计划于2024年发射。后来的着陆器任务有一天可能会直接搜索冰中的微生物生命。

Icefin在超过12英尺长，直径不到10英寸的模块化框架上携带全套海洋学仪器。它被系在绳索上，通过新西兰团队用热水钻过冰架的钻孔。

在坎布过渡到浮动罗斯大陆架的接地区附近跨越三英里多的三次潜水中，Icefin绘制了五个裂缝 - 上升一个 - 和海底，同时记录了水条件，包括温度，压力和盐度。

研究小组观察到不同的冰特征，这些特征提供了有关水混合和融化速率的宝贵信息。它们包括高尔夫球状的酒窝，涟漪，垂直的跑道和裂缝顶部附近的“怪异”地层：冰球和类似于盐水的手指状突起。

研究人员说，在裂缝中观察到的冰泵可能有助于罗斯冰架的相对稳定性 - 与斯维茨冰川相比，罗斯冰架是世界上面积最大的，面积相当于法国。

“这是这些大冰架可以保护和治愈自己的一种方式，”Icefin科学团队的极地海洋学家，该论文的第二作者Peter Washam说。“很多融化发生在接地线附近的深处，然后水重新冻结并积聚到冰的底部，成为海洋冰。

在海底，Icefin绘制了平行的山脊集，研究人员认为这是冰架裂缝留下的印象 - 以及自Kamb流停滞以来150年的活动记录。随着接地线的后退，冰架变薄，导致裂缝被抬起。随着时间的推移，冰的缓慢移动移动使山脊的裂缝向海移动。

“我们可以查看这些海底特征，并直接将它们与我们在冰基上看到的东西联系起来，”该论文的主要作者劳伦斯说，他现在是Honeybee Robotics的项目经理和行星科学家。“在某种程度上，我们可以倒带这个过程。