Jezioro podlodowcowe

Jezioro podlodowcowe^[1], jezioro subglacjalne – jezioro znajdujące się pod powierzchnią lodowca, typowo lądolodu.

Współcześnie jeziora tego typu występują niemal wyłącznie w Antarktyce, gdzie do 2013 roku odkryto 387 takich zbiorników^[2] ; największym z nich jest jezioro Wostok, o długości 250 km i szerokości sięgającej 80 km. Jeziora podlodowcowe zostały także odkryte pod lądolodem Grenlandii i pod lodowcem na wyspie Devon w Archipelagu Arktycznym^[3][4]. W okresach zlodowaceń występowały one także pod innymi pokrywami lodowymi; ślady dawnych jezior podlodowcowych odkryto na terenach przykrytych w plejstocenie przez lądolód laurentyjski^[5].

Mars, podobnie jak Ziemia, ma polarne czapy lodowe. W 2018 roku opublikowano wyniki sondowań radarowych instrumentu MARSIS sondy Mars Express, które sugerują istnienie jeziora, położonego pod półtorakilometrowej grubości pokrywą warstw lodu i pyłu na Planum Australe, w pobliżu południowego bieguna planety^[6][7][8].

Niektóre księżyce lodowe planet-olbrzymów mają podpowierzchniowe oceany pod skorupą lodu. Europa, krążąca wokół Jowisza, może mieć oprócz oceanu także soczewki ciekłej wody w obrębie skorupy^[9][10]. Ich poszukiwanie jest częścią programu badawczego sondy Europa Clipper^[11]

Pierwsze jezioro podlodowcowe zostało zidentyfikowane w sezonie letnim 1967-68 pod radziecką stacją polarną Sowietskaja. W 1996 roku znanych było już 77 takich zbiorników, do 2005 liczba ta wzrosła do 145, a w ciągu następnych siedmiu lat uległa niemal podwojeniu^[12]. Jeziora zostały wykryte dzięki obserwacjom geofizycznym, w tym sejsmicznym i georadarowym z powierzchni, oraz satelitarnym.

Na początku XXI wieku podjęto próby wierceń w pokrywie lodowej, w kierunku jezior podlodowcowych. Niepowodzeniem zakończyła się pierwsza próba dowiercenia do jeziora Wostok, przeprowadzona przez Rosjan w antarktycznym lecie 2010-2011^[13], oraz brytyjska próba dotarcia do znacznie mniejszego Jeziora Ellswortha w sezonie letnim 2012-13^[14]. Ostatecznie odwiert przebił powierzchnię jeziora Wostok w lecie 2011-2012^[15]. Dla uniknięcia skażenia chemikaliami końcowa część odwiertu została wykonana z użyciem gorącej wody. Zgodnie z przewidywaniami będąca pod ciśnieniem woda z jeziora wpłynęła do odwiertu i zamarzła; naukowcy pobrali z niej próbki do badań^[15]. Sukcesem zakończyły się także amerykańskie wiercenia w kierunku Jeziora Whillansa (2013)^[16].

Jeziora podlodowcowe na Antarktydzie można podzielić na trzy grupy w związku z ich rozmieszczeniem. Jedna z nich to jeziora powstające pod grubym lodowcem we wnętrzu kontynentu, więżącym energię geotermalną, w pobliżu działów lodu (lodowcowym analogu działu wód) – należą do nich zbiorniki tworzone przez topnienie u podstawy grubego lodowca, zbiorniki położone w obniżeniach tektonicznych, oraz małe jeziora na zboczach gór pokrytych lodowcem. Drugą grupę stanowią jeziora związane z obszarami, w których ruch lodowca przyspiesza, położone bliżej krawędzi pokrywy lodowej kontynentu; zwykle są one małe (poniżej 10 km długości), wyjątek stanowią tu jeziora pod obszarem źródłowym strumienia lodowego Recovery Ice Stream. Trzecią stanowią jeziora położone pod płynącymi strumieniami lodowymi^[17].

Jeziora na Antarktydzie grupują się w podlodowcowe „pojezierza”: takie obszary znajdują się pod lodową kopułą Dome C, w pobliżu stacji polarnej Concordia i pod dynamicznymi strumieniami lodowymi^[18] (np. Jezioro Whillansa). Łączną powierzchnię jezior podlodowcowych Antarktydy oszacowano w 2013 na 50 000 km²^[19].

Największe jeziora podlodowcowe na Antarktydzie są pochodzenia tektonicznego, podobnie jak Wielkie Jeziora Afrykańskie; należą one do najgłębszych jezior świata. W oparciu o pomiary anomalii grawitacyjnej głębokość trzech spośród tych jezior jest szacowana na 900 m^[20].

Pod lądolodem Antarktydy stwierdzono istnienie sieci rzecznej łączącej część jezior. Obecność wód pod lądolodem przyczynia się do jego większej mobilności, a nacisk lodowca może powodować przemieszczanie mas wody pomiędzy połączonymi jeziorami podlodowcowymi. Obserwacje satelitarne ukazały niespodziewaną dynamikę tego układu hydrologicznego, w którym jedne zbiorniki wodne napełniają się kosztem innych^[21][22]. Aktywne jeziora związane ze strumieniami lodowymi mogą powodować podnoszenie i opuszczanie się pokrywy lodowcowej o ok. 0,5 m w skali niecałego miesiąca. Zaobserwowano także zjawisko przemieszczenia wody z dużego jeziora do mniejszych w antarktycznym interiorze, które spowodowało opadnięcie powierzchni lodu o ok. 3 m na obszarze ~600 km². Podobne zmiany nie zostały zaobserwowane w przypadku jeziora Wostok^[23].

Woda w jeziorze podlodowcowym ma bezpośredni kontakt z lodowcem. Część wody zamarza, przyrastając do spodu lodowca; jest to tzw. lód akreowany. Cechuje się ona bardzo dużymi kryształami o dużej czystości, odróżniającymi się od lodu pochodzącego z opadów, zgromadzonego powyżej^[18].

Niektóre jeziora podlodowcowe, w szczególności grenlandzkie, prawdopodobnie powstają z topniejącego lodu i nie są izolowane od wód powierzchniowych^[3][24].

Jeziora te są generalnie słodkowodne, ale w przypadku gdy lodowiec leży na podłożu zawierającym sole, mogą być także jeziorami słonymi – taka sytuacja ma miejsce na wyspie Devon^[4].

Odkrycie jezior podlodowcowych skłoniło naukowców do rozważań nad występowaniem w nich organizmów żywych, tworzących ekosystemy odizolowane przed tysiącami lat od warunków panujących na powierzchni^[25]. W styczniu 2013 roku amerykański zespół badaczy pobrał próbki wody z Jeziora Whillansa i potwierdził występowanie w nich organizmów żywych^[16]. W próbce wody stwierdzono ok. 1000 bakterii na mililitr, co jest wartością dziesięciokrotnie mniejszą niż w oceanie^[26].

Próbki pobrane z jeziora Wostok zawierały kwasy nukleinowe z ponad 3,5 tysiąca różnych sekwencji genetycznych. Należą one w zdecydowanej większości (94% zidentyfikowanych) do bakterii, ale także eukariotów (głównie grzybów), w tym organizmów wielokomórkowych^[27].

• Martin J. Siegert, Mahlon C. Kennicutt II, Robert A. Bindschadler: Antarctic Subglacial Aquatic Environments. John Wiley & Sons, odpowiedzialność: Amerykańska Unia Geofizyczna, kwiecień 2013, s. 246, seria: Geophysical Monograph Series (t. 192). ISBN 1-118-67231-3.

Zobacz multimedia związane z tematem: Jezioro podlodowcowe

• University of Edinburgh: The Exploration of Subglacial Lake Ellsworth (ang.)
• Strona oficjalna programu WISSARD (Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling). [dostęp 2013-01-29]. (ang.).