Nieuwe kaart toont de bergen en kloven van Antarctica

Geologie De bodem van Antarctica bepaalt hoe snel smeltend landijs in zee terechtkomt. Een nieuwe kaart toont verrassende details.

Weergave van het nieuwe hoogtebestand van Antarctica.
Weergave van het nieuwe hoogtebestand van Antarctica. Kaart MEaSUREs BedMachine Antarctica, Version 1.

Bergen, valleien en kloven onder het kilometersdikke ijs van Antarctica zijn scherper dan ooit in beeld gebracht. Het diepste punt in de continentale korst van de hele aarde blijkt zich hier te bevinden, in het oosten van dit ijskoude continent. Het punt ligt 3,5 kilometer onder zeeniveau.

Wetenschappers publiceerden de nieuwe kaart vorige week in Nature Geoscience. Het nauwkeuriger beeld van Antarctica is vooral bedoeld om beter te kunnen voorspellen hoe gletsjers, bij verdere opwarming van de aarde, zullen afvloeien naar zee en bijdragen aan de stijging van de wereldwijde zeespiegel.

Uitsneden van de oude en de nieuwe kaart onder de gletsjers Nimrod en Denman Kaart MEaSUREs BedMachine Antarctica, Version 1

De landschapskaart van Antarctica is al vaker aangescherpt, de laatste keer in 2014. Nu krijgt die kaart weer meer detail en contouren. Sommige valleien en kloven blijken dieper dan gedacht. Zoals de kloof in Oost-Antarctica waarvan de bodem tot 3,5 kilometer onder zeeniveau reikt en waar de Denman-gletsjer door stroomt. Ook ontdekten de wetenschappers tot dan toe onbekende bergkammen en valleien. Aan de kust van West-Antarctica vonden ze zo’n vallei, honderd kilometer lang, vijftien kilometer breed en één kilometer diep.

Noords fjordenlandschap

„Ik ben erg onder de indruk van deze nieuwe kaart”, zegt geoloog David Sugden, emeritus hoogleraar aan de universiteit van Edinburgh en niet betrokken bij het onderzoek. Zo blijkt de Recovery-gletsjer, in het noordwesten van Antarctica, door een diepe kloof te stromen. De gletsjer reikt 800 meter dieper dan gedacht. „We hadden nauwelijks een idee dat hier een kloof liep”, zegt Sugden. De gedetailleerdere randen van Antarctica doen hem denken aan het fjordenlandschap van Noorwegen.

In hun studie hebben de onderzoekers een nieuwe techniek toegepast. Tot nog toe waren kaarten gebaseerd op radarmetingen, uitgevoerd vanuit baantjes trekkende vliegtuigen, legt Melchior van Wessem uit. Hij is een van de auteurs van het nu gepubliceerde artikel en werkt als poolonderzoeker aan de Universiteit Utrecht. De uitgezonden radargolven passeren het ijs en weerkaatsen op de ondergrond. Op basis van de terugkeertijd van een golf kan het reliëf van het onderliggende landschap worden gereconstrueerd. „Maar de getrokken baantjes liggen vijf kilometer, soms meer, uit elkaar”, zegt Van Wessem. Welk landschap zich tussen twee banen bevindt, wordt afgeleid door de signalen aan weerszijden te middelen. „De resolutie was beperkt”, zegt Van Wessem, „terwijl je het landschap zo precies mogelijk in beeld wil hebben om het gedrag van gletsjers te voorspellen.” Is er bijvoorbeeld een bergkam die de afstromende gletsjer kan afremmen? En hoe varieert een helling in steilheid? Daarnaast, zegt Van Wessem, is de reconstructie van bijvoorbeeld diepe en nauwe kloven lastig, omdat radargolven op de steile hellingen weerkaatsen, met elkaar interfereren, en een slecht signaal geven.

We hadden nauwelijks een idee dat hier een kloof liep

David Sugden geoloog

Behalve radarbeelden hebben de onderzoekers nu ook sneeuwvaldata en satellietwaarnemingen van de stroomsnelheid en -richting van gletsjers gebruikt. Als je aanneemt, vertelt Van Wessem aan de telefoon, dat de hoeveelheid ijs die langs punt A stroomt gelijk is aan de hoeveelheid ijs die langs punt B stroomt (volgens de wet van behoud van massa), dan kun je aan de hand van de sneeuwval tussen de twee punten en de stroomsnelheid van de gletsjer voor alle punten de ijsdikte en daarmee de diepte van de rotsbodem berekenen. Een deel van de auteurs heeft deze techniek twee jaar geleden al gebruikt voor Groenland. Utrechtse onderzoekers leverden hiervoor gegevens aan over de sneeuwval – en dat deden ze nu ook voor Antarctica. „Je moet die meenemen om nauwkeuriger te weten hoe dik het ijs is, en daarmee dus hoe diep de rotsbodem ligt”, zegt Van Wessem.

Een honderden meters dikke tong

Met de nieuwe landschapskaart van Antarctica is het ook mogelijk om de stabiliteit van gletsjers te reconstrueren. Gletsjers die uitstromen in zee hebben een zogeheten tong die op het water drijft en honderden meters dik kan zijn. Het punt waar het gletsjerijs loskomt van de bodem en begint te drijven heet de grounding line. Bij nogal wat Antarctische gletsjers is de tong de laatste decennia dunner geworden en heeft de grounding zich landinwaarts teruggetrokken, onder meer omdat het gletsjerijs van onderen wordt aangevreten door opwarmend oceaanwater. Afhankelijk van de rotsbodem gaat dat terugtrekken snel of langzaam. Soms blijkt het landschap landinwaarts áf te lopen – alsof het zeewater over de rand van een badkuip stroomt. In zo’n geval versnelt het terugtrekken, want de gletsjer ligt niet meer verankerd bij zijn grounding line, waardoor hij minder weerstand ondervindt. Het afstromen van de gletsjer versnelt, net als de hoeveelheid ijs die in het water belandt en smelt. Zonder een nieuw ankerpunt – een bergkam bijvoorbeeld – is het afstromen en het smelten van een gletsjer onomkeerbaar geworden.

Van de grote en snel afstromende Thwaites-gletsjer, die uitkomt op de Amundsen Sea Embayment, werd dit vermoed. En de huidige studie onderstreept de precaire situatie. De terugtrekkende grounding line zal nog maar twee ‘major bumps’ tegenkomen, op circa 35 en 50 kilometer landinwaarts van zijn huidige positie. Voorbij het tweede punt is er geen stoppen meer aan, en is het uiteindelijke verdwijnen van de gletsjer onomkeerbaar geworden.

Onbekende bergkammen

Maar de studie vindt onder het ijs ook tot dan toe onbekende bergkammen die gletsjers juist kunnen stabiliseren. „De kans op instorten is in zo’n geval klein”, zegt Van Wessem. Zulke bergkammen vonden de onderzoekers bijvoorbeeld onder een aantal gletsjers die vanuit het Transantarctisch Gebergte richting het oosten afstromen.

Uit de nieuwe kaart is nog niet meteen af te leiden of het ijs op Antarctica sneller zal smelten dan gedacht. Van Wessem: „Dat kunnen de ijskapmodelleurs nu gaan uitrekenen.”