Jak żałobne pieśni gór lodowych rozbrzmiewają na całym świecie

Zdjęcie: Getty Images

Z powierzchni, szelfy lodowe Antarktydy są rozległymi, białymi pustyniami - prawie pozbawionymi cech charakterystycznych, z wyjątkiem kilku kolein i szczelin. Od czasu do czasu pęknięcia o długości małego kraju mogą się poszerzyć, a kawałek odrywa się, tworząc ogromne góry lodowe, które dryfują do Oceanu Południowego. Ogrodzone przez lód morski, który tworzy się wokół kontynentu, i uwięzione w ogromnych korkach innego pływającego lodu, postęp tych gigantycznych zamarzniętych płyt jest powolny. Przez wiele miesięcy ledwo się poruszają. Stań na jednym z tych lodowych gigantów w kształcie blatu, a tylko sporadyczne skrzypienie zdradzi ich ruch. Ale pod wodą rozgrywa się inna historia - góry lodowe śpiewają.

Przy częstotliwościach słyszalnych dla ludzkich uszu, można go łatwo pomylić ze śpiewem wieloryba. Ale w rzeczywistości hałas jest wytwarzany przez szlifowanie i skrobanie skalistego spodu tych gór lodowych na dnie morskim i gdy ocierają się o siebie. Powstały w ten sposób śpiew można wykryć tysiące kilometrów dalej, na odległych wodach Oceanu Indyjskiego. „Płyta góry lodowej działa jak kamerton” - mówi Alexander Gavrilov, profesor w Centrum Nauki i Technologii Morskiej na Uniwersytecie Curtin w Australii. „Częstotliwości piosenek zależą od wymiarów góry lodowej”.

Jest to nawiedzający lament nad ostatecznym, nieuniknionym losem wszystkich gór lodowych. Gdy dryfują w cieplejszych wodach, zaczynają się zapadać, a wydawane przez nie dźwięki zmieniają się z pieśni w hałaśliwe brzęczenie. Tymczasem na Oceanie Arktycznym góry lodowe wytwarzają inny, ale niemal równie ogłuszający hałas, gdy odrywają się od ogromnych jęzorów lodowca Grenlandii i rozpadają się.

Teraz, na obu krańcach planety, naukowcy dostrajają się do muzyki gór lodowych w nadziei na uzyskanie nowego wglądu w narodziny i śmierć gór lodowych oraz w to, jak zmiany klimatu wpływają na te procesy. „To naprawdę potężne dźwięki” - mówi Vera Schlindwein, profesor sejsmologii polarnej i morskiej na Uniwersytecie w Bremie w Niemczech oraz badaczka z Centrum Badań Polarnych i Morskich Instytutu Alfreda Wegenera. „Kiedy odkryto je po raz pierwszy, badania nad odgłosami gór lodowych wynikały głównie z ciekawości”.

Dzięki nowoczesnym zdjęciom satelitarnym i możliwości skonfigurowania systemów monitorowania sejsmicznego i akustycznego w pobliżu źródła dźwięków, to się teraz zmienia, mówi Schlindwein. Skutki zmian klimatycznych na Antarktydzie są skomplikowane. Niektóre części kontynentu ocieplają się znacznie szybciej niż inne, podczas gdy w niektórych obszarach zwiększa się zasięg i grubość szelfów lodowych rozciągających się nad oceanem, wraz z ilością sezonowego lodu morskiego. Jednym z sygnałów, który pojawił się w ostatnich latach, jest ekstremalna zmienność warunków wokół zamarzniętego kontynentu. Ma to odpowiedni wpływ na powstawanie gór lodowych na Antarktydzie.

Ilość hałasu wytwarzanego przez góry lodowe rośnie i maleje w wielu różnych skalach czasowych. Pływy generują codzienny ruch, który powoduje, że sąsiednie góry lodowe ocierają się o siebie lub szlifują dno morskie, a częstotliwość wytwarzanego przez nie hałasu zmienia się wraz z prędkością tego szlifowania. Istnieją również sygnały sezonowe - ilość hałasu generowanego przez góry lodowe na Oceanie Południowym rośnie i maleje, gdy Antarktyda przechodzi z lata na zimę. Gdy gigantyczne góry lodowe rozpadają się w cieplejszych temperaturach, ogromne bloki rozbijają się o ocean, generując kakofonię głębokich, dudniących dźwięków i „bloops”, które promieniują na cały ocean.

Zmienność w dłuższych ramach czasowych jest jednak znacznie bardziej zróżnicowana. Na przykład jedno z badań przeprowadzonych na południowym Atlantyku wykazało, że wraz ze spadkiem całkowitej objętości gór lodowych w latach 2004-2012, zmniejszyły się również poziomy hałasu o niskiej częstotliwości wytwarzane przez topniejące góry lodowe. Inni jednak starali się dostrzec jakiekolwiek trendy w długoterminowych nagraniach akustycznych. Gawriłow przeprowadził niedawno wstępną analizę zestawu nagrań hydroakustycznych z lat 2002-2022, uzyskanych przez trzy stacje nasłuchowe na Oceanie Indyjskim, które są wykorzystywane do monitorowania wybuchów jądrowych w ramach Traktatu o całkowitym zakazie prób jądrowych. Nie zaobserwowano żadnego oczywistego trendu międzyrocznego, chociaż zastrzega, że potrzebna jest dokładniejsza analiza, a wyniki nie zostały jeszcze opublikowane w recenzowanym czasopiśmie ani upublicznione.

Pieśni harmoniczne gór lodowych Antarktydy są szczególnie trudne do powiązania z poszczególnymi wydarzeniami, mówi Schlindwein. Kiedy dziwne zawodzenie, które wytwarzają, zostało po raz pierwszy wykryte w 2002 roku w nagraniach wykonanych przez czujniki hydroakustyczne w Polinezji, naukowcy byli w stanie przypisać je dużej górze lodowej, która wycieliła się z ogromnego szelfu lodowego Rossa na Antarktydzie. Istniały nadzieje, że możliwe będzie wykorzystanie tych pieśni jako sposobu na zdalne monitorowanie rozpadu lodu wokół kontynentu, ale w miarę jak coraz więcej badaczy analizowało takie nagrania, stało się jasne, że pieśni były niemal stałym hałasem emanującym z południa naszej planety.

„Nie działa to w przypadku ciągłych pieśni na odległość, ponieważ nie znasz początku sygnału” - mówi Schlindwein. „Ale czasami góry lodowe wbijają się bardzo mocno w ziemię i powodują krótkie trzęsienie ziemi. Jeśli można to wychwycić na matrycy sejsmicznej i zobaczyć obracającą się górę lodową na zdjęciach satelitarnych, można powiedzieć: „OK, ta góra lodowa miała kontakt z ziemią”- mówi.

Aby naprawdę zrozumieć, co się dzieje, należy umieścić matryce sejsmiczne i hydrofony jak najbliżej samych gór lodowych. „To wszystko kwestia logistyki”, mówi Schlindwein. „Idź do góry lodowej, przynieś sejsmometry, zostaw je, a następnie zabierz je ponownie podczas następnego badania”. To kosztowna i czasochłonna praca. Naukowcy z ukraińskiej antarktycznej bazy badawczej Vernadsky Station zainstalowali detektory sejsmiczne i infradźwiękowe w celu monitorowania pokrywy lodowej i lodowców Półwyspu Antarktycznego. Chociaż eskalacja wojny na Ukrainie w 2022 roku przeszkodziła w badaniach, sprzęt pozwala na zdalne monitorowanie lawin i cielenia się gór lodowych, mówi Alex Liashchuk, geofizyk pracujący w Państwowej Agencji Kosmicznej Ukrainy, który był jednym z liderów projektu.

„Dane są przesyłane do Ukrainy, a pracownicy stacji antarktycznej utrzymują sprzęt” - mówi. Jednak w Arktyce to zupełnie inna historia. Tutaj góry lodowe nie śpiewają, ponieważ nie osiągają takich rozmiarów, jakie są do tego potrzebne, ale podwodne wstrząsy, gdy lód lodowcowy oddziela się od fiordów, ryk, gdy przewracają się przez wodę i brzęki, gdy góry lodowe rozpadają się, oferują okno na skutki zmian klimatu. Naukowcy wykryli również podwodny trzask bąbelków uwalnianych z topniejącego lodu lodowcowego w fiordach.

Naukowcy ze Scripps Institution of Oceanography w La Jolla w Kalifornii odkryli, że mogą oszacować poziom utraty lodu z arktycznych lodowców na podstawie wytwarzanego podwodnego hałasu. Takie techniki okazują się szczególnie przydatne zimą, gdy lód morski utrudnia dostęp do takich obszarów. Naukowcy pracujący w okolicach Svalbardu w Norwegii odkryli na przykład, że podwodny hałas związany z topnieniem może pomóc w identyfikacji nietypowych skoków temperatury morza. Zdarzenia te są często związane z nagłym napływem ciepłej wody z powodu ekstremalnych cyklonów - czasami nazywanych bombami pogodowymi - i mogą odgrywać ważną rolę w utracie Arktyki.

Niektórzy badacze mają teraz nadzieję na wykorzystanie matryc akustycznych rozmieszczonych w Arktyce, aby pomóc im monitorować tempo cielenia się gór lodowych z lodowców w dłuższych okresach czasu, aby pomóc im dostrzec zmiany zachodzące corocznie w miarę ocieplania się klimatu. Sama Schlindwein planuje projekt przyszłego lata, w ramach którego zainstaluje sejsmometry przed lodowcem Nioghalvfjerdsbrae na Grenlandii. „Występuje tam duża lokalna sejsmiczność” - mówi. „Może to być związane z kontaktem gór lodowych z podłożem lub zderzeniem z czymś”.

Hałas wytwarzany przez góry lodowe jest interesujący nie tylko dla badaczy klimatu. Może on również wpływać na dziką przyrodę morską wokół biegunów. Na przykład dźwięki wytwarzane przez cielące się góry lodowe na Grenlandii są najgłośniejszym naturalnym źródłem hałasu w Arktyce. Jedno z nagrań góry lodowej odrywającej się od lodowca Bowdoin na Grenlandii w lipcu 2019 r. wytworzyło dźwięk „podobny do detonacji”, który trwał około 30 minut i był równoważny eksplozji 0,1-7,6 tony TNT. Wydarzenie to spowodowało hałas w częstotliwościach, które również mieszczą się w tym samym zakresie częstotliwości, co te używane przez enigmatyczne rogate arktyczne ssaki morskie, narwale.

„Najgłośniejszy hałas jest zwykle związany z wywróceniem się góry lodowej, co ma miejsce po cieleniu się na frontach lodowcowych” - mówi Evgeny Podolskiy, profesor nadzwyczajny w Centrum Badań Arktycznych Uniwersytetu Hokkaido w Japonii. „Wycięte góry lodowe są niestabilne grawitacyjnie. Po oderwaniu się góra lodowa obraca się, może nawet wyskoczyć ponad poziom frontu cielenia, uderzyć w nowo utworzony klif lodowy i dalej rozpadać się na coraz mniejsze kawałki”. Istnieje ponad 200 lodowców, które wylewają lód do oceanu wokół Grenlandii, więc razem wnoszą znaczną ilość hałasu do środowiska morskiego, mówi Podolskiy.

Podolskiy i jego koledzy zasugerowali, że hałas wytwarzany przez cielące się góry lodowe może stanowić zagrożenie dla słuchu narwali i innych ssaków morskich. „Zwierzęta mogą znajdować się bardzo blisko takich zdarzeń, a odpowiednia ekspozycja na dźwięk może prowadzić do bezpośredniego mechanicznego uszkodzenia ich słuchu" - mówi Podolskiy. Jednak podczas obserwacji narwali podczas cielenia się, stworzenia te nie wydają się dostosowywać swoich nawoływań, aby zrekompensować hałas w tle.

Jednak na Oceanie Południowym hałas gór lodowych może mieć bezpośredni wpływ na dźwięki wydawane przez największe zwierzęta na naszej planecie. Naukowcy odkryli, że pieśni płetwali błękitnych stawały się coraz głębsze w ciągu ostatnich kilku dekad. Stają się one również głośniejsze w określonych porach roku. Naukowcy z Uniwersytetu w Breście we Francji sugerują, że może to być spowodowane tym, że wieloryby kompensują zmiany w hałasie wytwarzanym przez góry lodowe wraz ze zmianami klimatu, ponieważ harmoniczne pieśni wytwarzane przez gigantyczne góry lodowe występują na podobnych częstotliwościach, co nawoływania płetwali błękitnych i innych wielorybów na Oceanie Południowym.

Jednak bez długoterminowych danych wiążących zmiany w zachowaniu gór lodowych wokół Antarktydy ze zmianami hałasu, trudno jest mieć całkowitą pewność, jaki wpływ mogą mieć zmiany klimatu, ostrzega Schlindwein. A jeśli przewidywania dotyczące tego, jak rosnące temperatury oceanów zmienią regiony polarne, spełnią się, mogą nastąpić dramatyczne zmiany. Góry lodowe mogą całkowicie przestać śpiewać.

Badania sugerują, że rosnące temperatury oceanów zwiększają poziom topnienia na dnie rozległych pokryw lodowych, które wystają ponad morze z kontynentalnego lądu Antarktydy. Powoduje to przerzedzenie szelfów lodowych - które mogą mieć do 600 m grubości - w wielu miejscach, czyniąc je bardziej kruchymi i podatnymi na cielenie się. Może to również oznaczać, że same góry lodowe rozpadną się na mniejsze kawałki, co oznacza mniejszą liczbę naprawdę rozległych gór lodowych, które mogą podróżować daleko nad Oceanem Południowym, tworząc wokół siebie unikalne ekosystemy, gdy się topią.

Cieńsze pokrywy lodowe będą również oznaczać mniejsze prawdopodobieństwo zadrapania dna morskiego, gdy góry lodowe się oderwą. Mniejsza ilość lodu morskiego oznaczałaby również, że góry lodowe mogłyby swobodniej dryfować. Jednak hałas powodowany przez odrywające się mniejsze góry lodowe może również wzrosnąć, mówi Schlindwein.

„Naprawdę nie chciałbym przewidywać, co się stanie” - wspomina Schlindwein.

Jeśli jednak pieśni gór lodowych miałyby zniknąć, byłby to kolejny cud natury utracony dla świata.