Французские исследователи проанализировали тысячи спутниковых снимков поверхности Антарктиды и выяснили, что почти весь континент покрывают продольные дюны — такой рельеф часто встречается на спутнике Сатурна Титане. Ученые также узнали, какие ветры формируют антарктические дюны, и нашли противоречие, раскрывающее детали климата на континенте.
Длинные тонкие снежные дюны, покрывающие большую часть Антарктиды, легче увидеть сверху, чем с земли. Они формируются по направлению ветра / © Physics Today, Ghislain Picard.
Говоря о пустынях, мы чаще всего представляем пески Сахары или Атакамы, барханы Каракумов и Гоби, но под определение пустынь подходит и Антарктида. Это такая же малонаселенная и крайне суровая среда с экстремальными температурами. Там много воды, но вся она находится в виде снега и льда, а значит, недоступна для растительности.
Хотя в Антарктиде тоже есть свои оазисы вроде долин Мак-Мердо или озер в оазисе Ширмахера, там нет пальм и цветущих озер, все гораздо скуднее — в этой среде выживают лишь эндолитические бактерии, мхи и лишайники.
Как и в типичной пустыне, ветры формируют ландшафт — от ряби до крупных дюн. В Антарктиде встречаются все эти эоловые формы рельефа, в том числе мегадюны с длиной волны в несколько километров. Как и песчаные дюны, снежные формируются благодаря ветру, который переносит частицы. Разница лишь в том, что снег падает с неба. Стоит сказать, что антарктические дюны плоские, их сложно наблюдать с земли, поэтому динамика, форма и прочие особенности этих дюн плохо изучены.
Недавно группа французских исследователей из Университета Гренобль-Альпы и Университета Париж-Сите проанализировала линейные дюны Антарктиды по спутниковым снимкам. За четыре года (с 2018-го по 2021-й) аппараты запечатлели приблизительно 60% поверхности континента — остальная доля приходится на расщелины и пробелы в наблюдениях. Разрешение позволяло фиксировать дюны длиной более 20 метров.
Ученые выяснили, насколько широко распространен этот вид рельефа и как он формируется. Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature Geoscience.
Всего специалисты обработали 33 тысячи снимков со спутников Landsat 8, Sentinel-2 и Pleiades. Они очищали изображения от облаков, определяли ориентацию дюн с помощью интегральных вычислений и анализа данных о ветре, который дул над Антарктидой с 1940 года. Доступное разрешение аппаратов исключало наблюдения за мегадюнами, рябью и другими мелкими формами рельефа.
Самыми распространенными дюнами оказались линейные — эти длинные волнистые полосы занимают до 95% исследуемой территории. Такая повсеместность, как отметили ученые, говорит о том, что они, вероятно, встречаются по всей Антарктиде. Остальные пять процентов составляют дюны на высоте три тысячи метров над уровнем моря, где ветер слабее и снега выпадает меньше.
Также авторы статьи выявили несколько областей, где линейные дюны простираются равномерно. В Восточной Антарктиде они достигают в длину более тысячи километров, а в Западной — около 200. Это соотносится с режимом направления ветров: на востоке однонаправленных потоков больше, чем на западе. Причем ориентация снежных дюн бывает порой стабильна на протяжении года.
Другая преобладающая форма дюн — продольная, когда частицы скапливаются вдоль господствующего ветра — распространяется на 61% изученной территории. Исследователи подчеркнули, что эти дюны часто встречают как в песчаных пустынях Земли, так и на спутнике Сатурна Титане (их там 95%).
Особенность формирования антарктических дюн (ближе к берегу, где много снега, они вытягивались, хотя должны были набирать высоту) подсказала ученым, что для накопления им не хватает материала. Выяснилось, что дело в спекании частиц снега: после выпадения они связываются друг с другом и буквально каменеют, особенно под влиянием температуры. Поэтому в центре Антарктиды, где холоднее, дюны подвижнее, чем у берегов.
Например, спутниковые снимки показали, как за 15 дней на одном участке дюны сменили направление из-за сильного шторма и снегопада, хотя несколько лет до этого были стабильны.
По словам исследователей, новые данные о том, как меняется рельеф Антарктиды, могут помочь лучше моделировать климат континента, перенос снега по его поверхности и то, как он будет реагировать на изменения температур.
