Dal sito Earth.com un interessante articolo a cura di Eric Ralls
Un sottomarino senza equipaggio, impegnato nella mappatura della piattaforma di ghiaccio Dotson nell’Antartide occidentale, ha segnalato strane strutture sotto il ghiaccio, per poi tacere a dieci miglia di profondità. Il veicolo, chiamato Ran, aveva trascorso settimane a scandagliare un’area ghiacciata di circa cinquanta miglia quadrate, rivelando schemi che ribaltano i semplici modelli di fusione.
Il lavoro è stato condotto da Anna Wåhlin, professoressa di fisica oceanografica all’Università di Göteborg, che ha coordinato le missioni Ran nell’Antartide occidentale. La sua ricerca si concentra su come le correnti oceaniche erodono le piattaforme di ghiaccio dal basso, modificando la stabilità dei ghiacciai e il futuro livello del mare. Ran è un veicolo sottomarino autonomo, un robot sottomarino che naviga da solo sotto il ghiaccio per ore. Durante una campagna del 2022, Ran ha trascorso 27 giorni a navigare sotto il ghiaccio galleggiante di Dotson, raggiungendo infine circa 18 chilometri (11 miglia) all’interno della cavità nascosta. La missione mirava a spiegare il netto contrasto tra il lato orientale di Dotson, spesso e a lento scioglimento, e il lato occidentale, più sottile e a rapido scioglimento.
Ran ha visto cose strane e poi è scomparso.
Utilizzando il sonar, Ran ha mappato 147 chilometri quadrati (54 miglia quadrate) di ghiaccio sotto la piattaforma di ghiaccio di Dotson. Le mappe hanno rivelato altopiani piatti, gradini terrazzati e fosse a forma di lacrima, tutte scavate dalla fusione basale, ovvero lo scioglimento che attacca il ghiaccio dal basso. A est e al centro, Ran ha visto terrazze ghiacciate sovrapposte come gradini, mentre l’ovest appariva più liscio, con canali e depressioni scavate. Nessuna di queste terrazze o depressioni a forma di lacrima è visibile nelle immagini satellitari, quindi erano rimaste completamente nascoste fino alla missione di Ran.
Acque calde e profonde, scioglimento irregolare
Intorno all’Antartide, l’Acqua Profonda Circumpolare, una corrente calda e salata proveniente dall’Oceano Antartico, si sposta sulla piattaforma di ghiaccio e scioglie le piattaforme dal basso. L’altimetria satellitare sopra Dotson mostra che i canali di fusione perdono ghiaccio a una velocità di circa 12 metri all’anno, un modello di assottigliamento legato alle acque calde. L’analisi delle misurazioni sotto Dotson indica che questa piattaforma di ghiaccio ha contribuito ad innalzare il livello del mare di 0,5 mm tra il 1979 e il 2017. Le mappe sotto il ghiaccio mostrano che questo afflusso di acqua calda concentra l’erosione sul lato occidentale di Dotson, mentre l’acqua più fredda lascia protetto il fianco orientale.
Terrazze, lacrime e turbolenza
Dove le correnti si muovono lentamente, la base del ghiaccio appare come una serie di sporgenze sovrapposte, formate dallo scioglimento che erode le superfici piane e lascia piccoli gradini. Nella regione di rapido deflusso, le correnti creano superfici più lisce con solchi, dove la turbolenza indotta dal taglio, la miscelazione causata dallo scorrimento degli strati d’acqua, provoca un rapido scioglimento. Alcune fosse hanno la forma di una lacrima, lunghe 300 metri e profonde 50 metri, scavate dalle correnti vicino alla base del ghiaccio. Altrove, gli altipiani terrazzati probabilmente testimoniano improvvise infiltrazioni di acqua leggermente più calda nella cavità, che hanno lentamente eroso strati di ghiaccio nel corso di molti anni.
Fratture che si allargano dal basso
Ran ha anche fotografato fratture a tutto spessore che tagliano la piattaforma di ghiaccio, molte delle quali allargate e levigate alla base dallo scioglimento. Le immagini satellitari mostrano che alcune di queste crepe sono aperte dagli anni ’90 e che le fratture più antiche presentano le cicatrici di fusione più profonde. In queste strette fessure, l’acqua che scorre più velocemente può convogliare ulteriore calore contro le pareti di ghiaccio, trasformando le fratture in vere e proprie autostrade nascoste per la perdita di ghiaccio. Poiché la maggior parte dei modelli computerizzati tratta la fusione in modo generale, spesso trascurano il modo in cui fratture e canali convogliano l’acqua calda e concentrano i danni. Schema che illustra i processi discussi nell’articolo sulla piattaforma di ghiaccio Dotson in Antartide. Si noti che la scala verticale è esagerata. Credito: Science/ITGC. Clicca sull’immagine per ingrandirla.
Implicazioni per i futuri livelli del mare
I dati combinati satellitari e climatici mostrano che la perdita di ghiaccio antartico ha contribuito a un innalzamento del livello del mare di circa 1,4 cm dal 1979. Gran parte di questa perdita proviene dall’Antartide occidentale, dove piattaforme di ghiaccio come Dotson galleggiano sopra profondi bacini raggiungibili dalle correnti calde. Quando queste piattaforme galleggianti si assottigliano o si rompono, smettono di sostenere il ghiaccio terrestre retrostante, quindi i ghiacciai accelerano e il livello del mare si innalza più rapidamente. Comprendere come l’acqua calda erode la base di Dotson aiuta ora i ricercatori a valutare la velocità con cui i ghiacciai distanti potrebbero reagire al riscaldamento climatico.
Difficoltà della piattaforma di ghiaccio Dotson
Ran ha lavorato senza contatto in tempo reale, perché le onde radio e i segnali GPS non possono attraversare centinaia di metri di ghiaccio solido. Il veicolo si affidava invece a sistemi di navigazione e strumenti acustici per tracciare la propria posizione rispetto al fondale marino e alla parte inferiore del ghiaccio. Le missioni tipiche duravano da diverse ore a più di un giorno, il che significava che i problemi in profondità sotto il ghiaccio rimanevano invisibili fino a quando Ran non riemergeva. Nonostante questi pericoli, nel 2022 il team ha completato con successo 14 missioni sotto il ghiaccio con Ran, riportando a Terra una serie di dati per glaciologi e oceanografi.
Quando il sottomarino Ran è scomparso
Al ritorno dei ricercatori a Dotson, Ran è stato inviato in missione sotto il ghiaccio per ampliare le mappe e le misurazioni. “Vedere Ran scomparire nelle oscure e sconosciute profondità sotto il ghiaccio, mentre svolgeva i suoi compiti per oltre 24 ore senza comunicazioni, è ovviamente inquietante”, ha affermato Wåhlin. Quando Ran non è riapparso al punto di recupero, i tentativi di contattare il veicolo sono falliti e le ricerche non hanno rilevato segnali o detriti. Dato che non c’erano segnali, il team può ipotizzare le cause, che vanno da un guasto meccanico a una collisione con creste di ghiaccio.
Ran e la piattaforma di ghiaccio Dotson
Nonostante la perdita, le precedenti missioni di Ran hanno trasformato la visione del team sull’interazione tra ghiaccio e oceano in questa remota cavità. Quelle mappe mostrano che la parte inferiore di una piattaforma di ghiaccio può ospitare terrazze, canali, fratture e lacrime, ognuna delle quali reagisce in modo diverso alle correnti. L’integrazione di terrazze, fratture e canali di fusione nei modelli dovrebbe contribuire a migliorare le previsioni sulla velocità con cui l’Antartide occidentale potrebbe perdere ghiaccio in futuri cambiamenti climatici. Per ora, le mappe dettagliate che Ran ha inviato a casa rappresentano una rara finestra sui meccanismi nascosti dello scioglimento dei ghiacci in Antartide, ricordando agli scienziati quanto resti ancora inesplorato.
Lo studio è stato pubblicato su Science Advances.
Versione originale
Submarine finds unknown structures beneath Antarctica, then loses contact and disappears
An unmanned submarine mapping West Antarctica’s Dotson Ice Shelf reported strange under-ice structures, then went silent ten miles beneath it.
The vehicle, called Ran, had spent weeks scanning an ice area roughly fifty square miles, revealing patterns that upend simple melt models.
Ran’s mission beneath Dotson ice shelf
The work was led by Anna Wåhlin, a professor of oceanographic physics at University of Gothenburg, coordinating the Ran missions in West Antarctica.
Her research focuses on how ocean currents erode ice shelves from below, changing glacier stability and future sea level.
Ran is an autonomous underwater vehicle, a robot submarine that navigates alone under ice for hours.
During a 2022 campaign, Ran spent 27 days weaving under Dotson’s floating ice, eventually reaching about eleven miles into the hidden cavity.
The mission aimed to explain the sharp contrast between Dotson’s thick, slow-melting eastern side and its thinner, faster-melting western side.
Ran saw strange things then vanished
Using sonar, Ran mapped 54 square miles of ice underside beneath Dotson Ice Shelf. The maps revealed flat plateaus, terraced steps, and teardrop-shaped pits, all carved by basal melt, melting that attacks the ice from below.
In the east and center, Ran saw icy terraces stacked like steps, while the west looked smoother, with channels and scooped depressions.
None of these terraces or teardrop pits show up on satellite images, so they had remained completely hidden until Ran’s mission.
Warm deep water, uneven melting
Around Antarctica, Circumpolar Deep Water, a warm salty current from the Southern Ocean, moves onto the shelf and melts ice shelves from below.
Satellite altimetry over Dotson shows that melt channels lose ice at about 40 feet per year, a thinning pattern linked to warm water.
Analysis of measurements under Dotson indicates that this ice shelf added 0.02 inches to sea level between 1979 and 2017.
The under-ice maps show that this warm inflow focuses erosion on Dotson’s western side, while colder water leaves the eastern flank protected.
Terraces, teardrops, and turbulence
Where currents move slowly, the base of the ice looks like stacked ledges, formed as melting eats away flats and leaves small steps.
In the fast outflow region, currents create smoother surfaces with grooves, where shear-driven turbulence, mixing caused by sliding water layers, drives rapid melting.
Some pits are teardrop shaped, 984 feet long and 164 feet deep, carved by currents near the ice base.
Elsewhere, the terraced plateaus probably record bursts of slightly warmer water entering the cavity, slowly peeling away layers of ice over many years.
Fractures that widen from below
Ran also imaged full-thickness fractures that slice through the ice shelf, many of them widened and smoothed at their bases by melting.
Satellite records show that some of these cracks have been open since the 1990s, and those older fractures carry the deepest melt scars.
In these narrow slots, faster moving water can channel extra heat against the ice walls, turning fractures into hidden highways for ice loss.
Because most computer models treat melt in broad strokes, they often overlook how fractures and channels steer warm water and concentrate damage.
Sketch showing the processes discussed in the paper on the Dotson Ice Shelf in Antarctica. Note that the vertical scale is exaggerated. Credit: Science/ITGC. Click image to enlarge.
Implications for future sea levels
Combined satellite and climate data show that Antarctic ice loss has added about 0.55 inches of sea level since 1979.
Much of that loss comes from West Antarctica, where ice shelves like Dotson float above deep basins that warm currents can reach.
When those floating shelves thin or break, they stop bracing the land-based ice behind them, so glaciers accelerate and sea levels climb faster.
Understanding how warm water eats away at Dotson’s base now helps researchers judge how quickly distant glaciers might respond as the climate warms.
Dotson Ice Shelf difficulties
Ran worked without real time contact, because radio waves and GPS signals cannot pass through hundreds of feet of solid ice.
Instead, the vehicle relied on navigation systems and acoustic instruments to track its position against the seafloor and the underside of the ice.
Typical missions ranged between several hours and more than a day, meaning problems deep under the ice stayed invisible until Ran surfaced again.
Despite those hazards, the team completed 14 successful under-ice missions with Ran in 2022, bringing back a dataset for glaciologists and oceanographers.
When the Ran submarine disappeared
When the researchers came back to Dotson, Ran was sent on a mission beneath ice to extend maps and measurements.
“To see Ran disappear into the dark, unknown depths below the ice, executing her tasks for over 24 hours without communication, is of course daunting,” said Wåhlin.
When Ran did not appear at the pickup point, attempts to contact the vehicle failed and searches found no signals or debris.
Because there was no feed, the team can speculate about the cause, ranging from mechanical failure to a collision with ice ridges.
Ran and the Dotson Ice Shelf
Despite the loss, Ran’s earlier missions transformed the team’s view of how ice and ocean interact in this remote cavity.
Those maps show that the underside of an ice shelf can host terraces, channels, fractures, and teardrops, each responding differently to currents.
Incorporating terraces, fractures, and melt channels into models should help narrow predictions of how quickly West Antarctica might lose ice in future climates.
For now, the detailed maps Ran sent home are a rare window on Antarctica’s hidden melt machinery, reminding scientists how much remains unexplored.
The study is published in Science Advances.
