Weisen Shen della SBU riceve oltre 625.000 dollari per studiare la terra sotto il ghiaccio del Polo Sud

Di Daniel Dunaief

Mentre è facile vedere e studiare i materiali nelle valli o sulle cime delle montagne nude, è molto più difficile sapere cosa c'è sotto 2,7 chilometri di ghiaccio. Si scopre che questo tipo di domanda è molto più che accademica o ipotetica.

Al Polo Sud, i ghiacciai si trovano su una terra che non vede mai la luce del giorno, ma che è rilevante per il futuro di città come Manhattan e Boston.

La terra solida sotto i ghiacciai ha un forte effetto sul movimento della calotta glaciale, che può influenzare il tasso di scioglimento del ghiaccio e il cambiamento del livello del mare.

Weisen Shen, professore assistente presso il Dipartimento di Geoscienze della Stony Brook University, ha recentemente ricevuto oltre 625.000 dollari nel corso di cinque anni dalla National Science Foundation per studiare la terra inesplorata sotto la calotta glaciale dell'Antartide orientale al Polo Sud.

L’acqua subglaciale e gli idrosistemi, insieme alla geologia come i sedimenti o le rocce dure, influenzano la dinamica e contribuiscono alla velocità di movimento della calotta glaciale.

Una volta che Shen avrà fornito una migliore comprensione del materiale sotto il ghiaccio, compresa l’acqua glaciale, potrà seguirla con altri ricercatori per interpretare le implicazioni della dinamica della calotta glaciale.

"Possiamo prevedere meglio quale sarà il contributo della calotta glaciale antartica al cambiamento del livello del mare", il che offrirà ai modellisti un modo per valutare il probabile impatto del riscaldamento globale nei decenni futuri, ha affermato.

Utilizzo dei dati sismici

A partire da novembre, Shen e gli studenti laureati Siyuan Sui, Thomas Reilly e Hanxiao Wu si avventureranno per due mesi al Polo Sud con monitor sismici.

Posizionando 183 nodi sismici e installando altre otto stazioni sismiche a banda larga, Shen e il suo team quantificheranno le proprietà sismiche e, infine, le utilizzeranno per dedurre la composizione, la densità e la struttura della temperatura della crosta e del mantello più superficiale.

La temperatura quando posizionano questi monitor sarà compresa tra 10 e 30 gradi sotto 0 gradi Fahrenheit. Dovranno scavare un po’ mentre distribuiscono questi sensori vicino alla superficie.

Sebbene si ritenga che il Polo Sud sia geologicamente stabile, i segni di fusione subglaciale suggeriscono che la crosta potrebbe contenere una maggiore concentrazione di elementi altamente radioattivi come uranio, torio e potassio.

Questi elementi naturali “producono calore continuamente”, ha detto Shen.

Il processo e l'analisi delle onde sismiche funzionano allo stesso modo dello studio di un prisma. Osservare la rifrazione della luce che entra ed esce dal prisma da varie angolazioni può aiutare i ricercatori a differenziare la luce con frequenze diverse, rivelando indizi sulla struttura e sulla composizione del prisma.

I materiali terrestri causeranno invece anche una differenziazione della velocità delle onde superficiali a seconda della loro frequenza. La differenziazione delle velocità è chiamata “dispersione”, che Shen e il suo team utilizzeranno per quantificare le proprietà sismiche. L'area ha abbastanza onde naturali che Shen non avrà bisogno di generare onde energetiche artificiali.

"Stiamo monitorando attentamente la velocità con cui viaggia [l'energia sismica]" per determinare la temperatura, la densità e il tipo di roccia, ha detto Shen.

L'acqua sotto il ghiacciaio può agire come uno scivolone, facilitando il movimento del ghiacciaio.

Alcuni grandi laghi dell'Antartide, come il lago Vostok, sono stati mappati. La profondità e i contorni dei laghi subglaciali vicino al Polo Sud, tuttavia, non sono ancora chiari.

"Dobbiamo utilizzare molti metodi diversi per studiarlo", ha detto Shen.

Il ricercatore di Stony Brook collaborerà con i colleghi per combinare i suoi risultati sismici con altri tipi di dati, come quelli radar, per esaminare in modo incrociato le strutture sottostanti il ​​ghiaccio.

Il lavoro comporterà tre anni di raccolta dati sul campo e due anni di analisi.

Componente educativa

Oltre a raccogliere e analizzare i dati, Shen ha aggiunto allo studio una significativa componente educativa. Per la prima volta, porterà con sé la dottoressa Rebecca Grella, insegnante di scienze della Brentwood High School, dottoranda presso il programma di ecologia e biologia evolutiva della Stony Brook University, Grella fornirà conferenze e lezioni a distanza dal campo.