Dzidki, glacjologia to dziedzina naukowa specjalizująca się w badaniu lodowców i lądolodu. Obejmuje zarówno badanie ich form, masy, barwy, właściwości fizycznych i chemicznych, kierunku przemieszczania się, zachodzących w nich procesów (w tym również ich rozwój oraz topnienie), a także wpływu lodowców na środowisko naturalne, zmiany klimatyczne i człowieka. Dziedzina ta jest jedną z gałęzi hydrologii i jest ściśle powiązana z kriologią, czyli nauką o lodzie (zwaną inaczej hydrologią lodu). Glacjologowie zajmują się również wydobywaniem mumii z lodowców oraz badaniem tak ciekawych zjawisk, jak wpływ wulkanów na zmarzliny, przyczyn różnych barw lodowców, osuwanie się fragmentów mas lodowych i pękanie lodowców szelfowych, ich wpływ na życie w oceanie i zmiany klimatyczne, a nawet takie zjawiska jak tzw. śpiew lodowców, śmiertelne Brinicle czy przyczynę słynnej katastrofy „Titanica” i kolizji innych statków.
Wyprawa na zmarznięte pustkowia
Praca glacjologa nie należy do łatwych i odbywa się na odległych, skutych lodem pustkowiach, takich jak Arktyka, Antarktyda czy Grenlandia (chociaż tutaj warto krótko wspomnieć, że glacjologowie prowadzą również badania zimą na Jeziorze Bajkał), dlatego często wiąże się to z dosyć niebezpieczną wyprawą, podczas której może się wiele wydarzyć. Ze względu na to, że jest to praca w terenie, wymaga nie tylko dobrego zdrowia, ale również odporności psychicznej, która jest niezbędna podczas wykonywania prac w ekstremalnych warunkach. Trzeba liczyć się z możliwością wystąpienia potencjalnych wypadków przy pracy, takich jak obsunięcie się lodowca, zasypanie otworu czy pęknięcie powierzchni lodu nad zbiornikiem wodnym, a także stanie się ofiarą drapieżników polujących na lodowych terenach. Ale nie tylko – w ostatnich latach w lodzie naukowcy obserwują nieznane dotąd wirusy i bakterie, które w przypadku topnienia mogą stanowić zagrożenie dla człowieka czy zwierząt. Niektóre z nich wykryto w wydobytych z lodu ciał ludzi czy zwierząt, które tysiące lat temu zamarzały w lodowcach. Warto również podkreślić, że są różne rodzaje lodowców, które klasyfikowane są ze względu na kształt czy skład chemiczny.
Glacjologowie w dzisiejszych czasach stosują znacznie nowocześniejsze metody badawcze, jak chociażby teledetekcja satelitarna, przy pomocy której badają dystrybucję i zachowanie lodu, instalują elektroniczne przyrządy i tabliczki ablacyjne do pomiarów masy lodowca czy też zbierają próbki lodu i śniegu do badań fizykochemicznych, po czym udają się do specjalnych stacji badawczych.
Stacje naukowo-badawcze McMurdo i Discovery Hut
Jedną z najsłynniejszych stacji naukowo-badawczych, do których co roku przybywa setki glacjologów jest McMurdo na Antarktydzie, która należy do US Navy i jest wyposażona w specjalistyczny sprzęt nie tylko do badań z zakresu glacjologii i geologii glacjalnej (zajmującej się między innymi badaniem lądolodów), ale też biologii, geologii, geofizyki, astrofizyki, aeronomii, oceanografii czy medycyny. Stacja ta została założona 16 lutego 1956 roku w na południowym wybrzeżu Wyspy Rossa na Morzu Rossa na Antarktydzie w ramach United States Antarctic Program. Jest wyposażona w 100 budynków badawczych (które mogą pomieścić ok. 1000 osób, gdzie latem 1996 roku osiągnięto rekordową liczbę 1258 mieszkańców, zaś na zimę pozostaje zwykle jedynie ok. 180 osób), przystań dla statków i 3 lotniska (z czego dwa są jedynie sezonowe). W latach 1962-1972 funkcjonowała tu również elektrownia nuklearna, którą jednak zamknięto ze względu na problem z utylizacją odpadów w tym rejonie oraz kontrowersje dotyczące wpływu potencjalnej awarii na masy lodowe.
Warto także wspomnieć, że w budowie stacji brało udział aż 8 lodołamaczy, które posiadały wyporność około 6500 ton, długość 82 metrów a napęd stanowił silnik diesla o mocy 12 000 KM, zaś ich maksymalna prędkość wynosiła 13,4 węzła. Łączna liczba załogi stanowiła 219 marynarzy. Trzy lodołamacze pozostają w użytku w porcie stacji badawczej, gdyż niekiedy niezbędne jest przepchnięcie gór lodowych, które mogą zablokować dostęp do stacji, jak chociażby jedna z najsłynniejszych awarii spowodowana odcięciem dostępu do stacji przez ogromną górę lodową 29 grudnia 1965 roku, która została usunięta przy pomocy lodołamaczy „U.S.C.G.S. Burton Island”, „U.S.C.G.S. Atka” oraz „U.S.C.G.S. Glacier”.
Warto wspomnieć, że nieopodal stacji naukowo-badawczej McMurdo znajduje się pierwsza taka stacja założona na Antarktydzie już w 1902 roku przez Brytyjczyka, Roberta Falcona Scotta i nazywa się Discovery Hut. Przetrwała do naszych czasów w stanie nienaruszonym, chociaż od lat stanowi już jedynie atrakcję turystyczną, gdyż zachowała się w dobrym stanie przez ponad 120 lat.
Czy występuje życie na dnie morskim pod lodowcami szelfowymi?
Nie jest żadną tajemnicą, że pod lodowcami szelfowymi można znaleźć życie w postaci przemieszczających się drapieżników, takich jak foki, orki, narwale, białuchy arktyczne czy lwy morskie, a także duże ssaki żywiące się planktonem i krylem, jak wieloryby. Pożywienie w postaci padliny spoczywającej na dnie oceanu znajdują też wieloszczety (takie robaczki morskie). Jednak przez bardzo długi czas pozostawało tajemnicą, czy na dnie morskim pod szelfem lodowym może występować życie. Warto tutaj zaznaczyć, że dno morskie pod pływającymi szelfami lodowymi stanowi mniej więcej jedną trzecią z 5 milionów km² szelfu kontynentalnego Antarktydy. Jeszcze do niedawna wiedza o tych siedliskach ograniczała się do tego, co zaobserwowano z ośmiu otworów wiertniczych wywierconych na potrzeby badań geologicznych i glacjologicznych. Zgodnie z ustaloną teorią biogeografii szelfu podlodowego, zróżnicowanie funkcjonalne i taksonomiczne zmniejsza się wraz z gradientem składników odżywczych w stosunku do odległości od czoła szelfu lodowego. Życie w postaci przemieszczającej się drapieżnej fauny zaobserwowano na głębokości 700 m pod szelfem lodowym.
Z kolei nowe obserwacje z dwóch otworów wiertniczych w szelfie lodowym Filchner-Ronne podważają pogląd, że występowanie organizmów siedzących zmniejsza się wraz z głębokością lodu. Odkrycie ustabilizowanego zbiorowiska składającego się wyłącznie z osiadłych, prawdopodobnie filtrujących organizmów (gąbek i innych taksonów) w kierunku przepływu wody z najbliższego rejonu fotosyntezy. Te nowe dowody wymagają ponownego przemyślenia tezy w odniesieniu do różnorodności typów organizmów występujących pod szelfami lodowymi, kluczowych czynników kontrolujących ich rozmieszczenie oraz ich podatności na zmiany środowiskowe i zapadanie się szelfu lodowego. Dodatkowo, w styczniu 2017 roku na Antarktyce zaobserwowano nowe formy życia na dnie morskim pod szelfem lodowym o nazwie A-74. Okazało się, że na dnie tuż pod grubą na 150 m warstwą lodu występują mięczaki w postaci strzykw, ukwiałów, gąbek, a nawet rozgwiazd, co rzuca zupełnie nowe światło na dotychczasowe teorie odnośnie niezamieszkania dna morskiego tuż pod grubymi masami lodowymi. Co ciekawe, tereny pod lodowcem A-74 nazwano „Death Star”, czyli „Gwiazda Śmierci”, co ma być nawiązaniem do znajdującej się tam dużej ilości rozgwiazd, które co jakiś czas masowo giną od zjawiska zwanego Brinicle (o którym mowa w kolejnym podrozdziale).
Brinicle – Lodowy palec śmierci
Tutaj warto zaznaczyć, że to właśnie m. in. pod wspomnianym powyżej lodowcem A-74 oraz innymi występuje zjawisko zwane Brinicle, o którym mówi się potocznie jako „lodowy palec śmierci” (ang. ice finger of death). Takie zjawisko zaobserwowano już wiele lat wcześniej w okolicach Arktyki, jednak nie był znany wpływ lodowego palca śmierci na życie znajdujące się na dnie oceanu. Niedługo po odkryciu życia na dnie pod lodowym szelfem i prowadzenia dokumentacji wideo, został uchwycony po raz pierwszy Brinicle, który w miarę zbliżania się do dna morskiego, zaczął zamrażać znajdujące się tam istoty żywe.
Ale czym tak właściwie jest Brinicle i jak powstaje? Glacjologowie twierdzą, że to podwodny sopel lodu lub stalaktyt, w którym bogata w sól woda wycieka z lodu morskiego, tonie w morzu i tworzy to specyficzne zjawisko. Zwykle w sezonie zimowym w regionach Antarktydy i Arktyki zaczyna powstawać lód morski wykluczając sól z wody, która tworzy lepkie kałuże solanki (duże stężenie soli w wodzie) wewnątrz stałego lodu, który następnie pęka. To właśnie wtedy wydobywa się z niego gęsta solanka, która opada w dół do wody morskiej tworząc właśnie zjawisko Brinicle. Ono z kolei z czasem ulega powiększeniu, ponieważ wokół niego zamarza coraz więcej wody. W momencie dotknięcia dna morskiego wspomniana lodowata solanka rozprzestrzenia się, zabijając rozgwiazdy, strzykwy i inne zwierzęta znajdujące się na jej drodze, które nie potrafią pływać i poruszają się jedynie po dnie morskim. Giną natychmiast, gdyż wszystkie znajdujące się w nich organy zamarzają w przeciągu kilku sekund.
Największy lodowiec na świecie i pękanie mas lodowych
Według ESA (ang. European Space Agency - Europejska Agencja Kosmiczna) gigantyczna tafla lodu prawie cztery razy większa od Nowego Jorku i o ¼ większa od powierzchni Majorki oderwała się od zamarzniętej krawędzi Antarktydy do Morza Weddella, stając się największą aktualnie istniejącą górą lodową na świecie. Jak podała w oświadczeniu opublikowanym na swojej stronie internetowej Europejska Agencja Kosmiczna, nowo wycięta góra, oznaczona przez naukowców jako A-76, została zauważona na ostatnich zdjęciach satelitarnych wykonanych przez misję Copernicus Sentinel-1. Do oświadczenia dołączono zdjęcie satelitarne ogromnej, podłużnej pokrywy lodowej, której powierzchnia obejmuje 4320 km² i mierzy 175 km długości oraz 25 km. Jest to aktualnie największy w historii lodowiec, którego oderwanie się udało nagrać. Okresowe cielenie się dużych kawałków tych półek jest częścią naturalnego cyklu „życia” lodowca. Jednak niektóre szelfy lodowe wzdłuż Półwyspu Antarktycznego uległy w ostatnich latach gwałtownemu rozpadowi, co zdaniem naukowców może być związane ze zmianami klimatycznymi.
Przed nim największymi lodowcami były:
• B-15 - Pochodzi z lodowca szelfowego Rossa na Antarktydzie, który miał aż 270 kilometrów długości i 40 kilometrów szerokości, czyli był większy, niż Jamajka. Z biegiem czasu góra lodowa rozpadła się na mniejsze kawałki, które wciąż można zobaczyć wokół praktycznie niezamieszkałego lądu pokrytego lodem.
• B-31 – Będący około sześciokrotnie większy od Manhattanu, co czyni go jednym z największych na świecie. Ma powierzchnię 410,4 km² i niecałe 500 m grubości. NASA śledzi coś, co bardziej przypomina lodową wyspę, odkąd oddzieliła się od lodowca Pine Island na Antarktydzie w listopadzie 2013 roku, która według naukowców szybko wysycha i może być jednym z największych czynników przyczyniających się do wzrostu poziomu mórz.
• A22A - Odkryta w 2000 roku góra lodowa, która według NASA jest jedną z największych gór lodowych, które dryfują tak daleko na północ, czyli 50º południowej szerokości geograficznej. Wymiary góry lodowej tuż po odkryciu wynosiły 50 km długości i ok. 23,3 km szerokości oraz powierzchni 621,2 km², czyli siedmiokrotnie większą od powierzchni Manhattanu.
• A-38 – Duża góra lodowa, która oddzieliła się od szelfu lodowego Filchnera-Ronne'a na Antarktydzie w 1998 roku. Masywny kawałek lodu miał ponad 144,8 km długości i 48,3 km szerokości, a jego powierzchnia wynosiła ponad 6993,8 km². Góra lodowa pękła na pół w kwietniu 2004 roku, tym samym przestając być największą górą lodową w historii.
• B17B - Według „Science and Tech Report”, w 2009 roku potężna góra lodowa, dwukrotnie większa od Manhattanu, skierowała się w stronę południowo-zachodniego wybrzeża Australii, zagrażając szlakom żeglugowym na Pacyfiku. B17B została nazwana „supergórą” i po raz pierwszy oderwała się od szelfu lodowego Rossa na Antarktydzie w 2000 roku. Góra lodowa miała powierzchnię około 140 km², czyli mniej więcej dwa razy więcej, niż port w Sydney. Hipotetycznie, gdyby góra lodowa uderzyła w ląd, według szacunków kriosejsmologów, spowodowałaby trzęsienie ziemi o sile od 3,5 do 4,5 stopnia w skali Richtera, czyli nieszkodliwe wstrząsy odczuwalne przez część osób (co i tak jest sporo jak na górę lodową).
Krótko o śpiewie lodowców i dźwiękach ich pękania
Niektórych może zastanawiać, skąd wydobywa się przerażający dźwięk przypominający muzykę, która budzi krew w żyłach, w takich miejscach, jak Antarktyda, Arktyka czy Grenlandia. Skąd biorą się takie dźwięki? Otóż powstają one w wyniku topnienia lodowców szelfowych, co oznacza ich znikanie. Najsłynniejszym tego typu „śpiewającym” lodowcem jest szelf lodowy na Morzu Rossa na Antarktydzie, który emituje dźwięki przypominające didgeridoo lub muzykę ze ścieżki dźwiękowej horroru. Dźwięki powstają, gdy wiatr smaga śnieżne wydmy, powodując wibrowanie lodu. Gdy ludzie spalają paliwa kopalne, do atmosfery uwalniane są gazy zatrzymujące ciepło, które przyczyniają się do ocieplenia oceanów i topnienia lodu, co powoduje rozszerzanie się zamarzniętych cząsteczek wody i powstawanie wibracji w wyniku zmniejszenia gęstości wierzchniej części lodowca. Drugą przyczyną powstawania takich pieśni są trzęsienia ziemi pod lądolodem czy szelfami lodowymi, które w wyniku rozszerzenia zamarzniętych cząsteczek wody wibrują wydobywając nieco inne dźwięki, niż w przypadku smagania przez wiatr (ale mimo to dosyć podobne). Tutaj warto zaznaczyć, że poza glacjologią, takie zjawiska, jak „śpiew lodowców” leżą również w zakresie badań kriosejsmologii (dziedziny naukowej zajmującej się wpływem trzęsienia ziemi na lodowce i lodowców na trzęsienia ziemi).
Zupełnie inne powstają w wyniku pękania gór lodowych i osuwania się ich fragmentów do morza. Jest to bardzo głośny dźwięk, który w wodzie rozchodzi się znacznie bardziej. Nic więc dziwnego, że w 2001 roku doktor Christopher Fox z NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) wysnuł teorię, że jeden z najgłośniejszych niezidentyfikowanych dźwięków, Bloop, może być wywołany przez odrywające się lodowce na Antarktydzie, które spadając do wody wydają głośny dźwięk, który wykrywany jest dopiero tysiące kilometrów dalej. Miało być to spowodowane masą uderzających w taflę wody lodowców. Pomimo, że ani dźwięk Bloop nie wydawał się podobny do osuwających się lodowców ani też nie zgadzała się odległość, czy częstotliwość, przez wiele lat to właśnie ta teoria pozostawała najbliższa wyjaśnieniu pochodzenia tego dźwięku (o czym wspominałam szerzej w dzidce o Bloopie).
Barwne lodowce i ich kształty – Jeden z obiektów badań glacjologii
Chociaż część osób jest przekonana, że lodowce mogą być jedynie białe, nie jest to prawda, gdyż kolor biały mają jedynie młode, niedawno powstałe lodowce, w których zamkniętych jest mnóstwo pęcherzyków powietrza, które nie zostały jeszcze wyparte z lodu na zewnątrz, więc charakteryzują się również mniejszą gęstością i łatwiej dochodzi do ich pęknięcia. Co ciekawe, niektóre z nich mogą zawierać kryształki soli, dzięki czemu mogą mieć bardziej mieniącą się powierzchnię. Ze względu na to, że są to młode lodowce i nie posiadają dużej grubości, sól zostaje szybko zepchnięta w ich dolne warstwy, dzięki czemu mogą one wytwarzać mniejsze Brinicle.
Niebieskie lodowce są znacznie starsze, niż białe i znacznie bardziej od nich skompresowane. Po oderwaniu od pokrywy lodowej, śnieg pada na nią każdego roku przez całe tysiąclecia, co wywiera ciśnienie na powietrze znajdujące się w niższych warstwach lodu i powoduje wypchanie go na zewnątrz, do oceanu, co przekłada się również na zwiększenie ciężaru takiego lodowca. Jeżeli zawierał on również sól, wraz z upływem czasu jest ona spychana do dolnych partii, a następnie wypychana z lodowca – to właśnie ze spodniej części takich gór lodowych mogą tworzyć się Brinicle.
Biały lodowiec z niebieskimi paskami jest stanem pośrednim pomiędzy dwoma powyższymi lodowcami – jest to powolne starzenie się lodowca, z którego pęcherzyki powietrza są stopniowo spychane na dół.
Kolejny rodzaj ma barwę prawie czarną na pierwszy rzut oka, jednak w rzeczywistości jest ona dosyć transparentna. Co ciekawe, wydaje się ona czarna jedynie wtedy, kiedy znajduje się w wodzie, gdyż nad jej powierzchnią jest zupełnie przezroczysta. Taki rodzaj lodowców powstaje w wyniku zamarznięcia wody deszczowej, która zbierała się w szczelinach powstałych w wyniku pękania, a następnie zamarzała. Co ciekawe, ten typ lodowców nie ma prawie w ogóle pęcherzyków powietrza, co czyni go znacznie cięższym, niż niebieskie lodowce, co czyni je na tyle ciężkimi, że ich większa część znajduje się pod powierzchnią wody, a tylko niewielka ich część wystaje ponad, przez co mogą wzbudzać pozory niegroźnych, podczas gry jest zupełnie odwrotnie. Należy także wspomnieć, że ze względu na swój ciężar poruszają się bardzo wolno, przez co ciężko jest zaobserwować ich ruch. Takie czarne lodowce są najtrudniejsze do zlokalizowania, co czyni je zagrożeniem dla przepływających nieopodal łodzi czy statków – zwłaszcza, jeśli dojdzie do uderzenia kadłuba w taki lodowiec.
Niekiedy można dostrzec lodowiec, który wygląda, jakby był w ciemne paski. Nazywany jest on również nazywany „brudnym lodem”, gdyż powstał w wyniku dostania się ziemi, piasku, kurzu oraz innych zanieczyszczeń w szczeliny powstałe w wyniku pękania lodowca, po czym ponownie zamarzają. Do ich zanieczyszczenia dochodzi blisko suchego lądu, najczęściej jest to najdalej wysunięty rodzaj lodowców, które po oderwaniu wraz z falami dostają się do morza. W okresie zimowym potrafią przymarznąć do innych lodowców tworząc większe bryły. Ale mogą powstawać również w wyniku przedostania się piasku i błota z moren na lód podczas sztormu, po czym dochodzi do ich zamarznięcia. Niekiedy zdarza się, że w ziemi znajdują się także kawałki gliny czy kamieni (w wyniku rozmarzania kamienie mogą opadać ze szczytu takich lodowców w ich niższe partie, co niekiedy zaskakuje podróżników czy badaczy, którzy nie mają wiedzy z zakresu glacjologii, gdyż takie kamienie mogą być całkiem spore). Tego typu lodowce najczęściej występują w okolicy Grenlandii.
O lodowcu odpowiedzialnym za katastrofę Titanica
Katastrofa brytyjskiego transatlantyku „R.M.S. Titanic” jest chyba najsłynniejszą kolizją statku, która wydarzyła się w wyniku zderzenia z górą lodową. Do tragedii tej doszło w nocy z 14 na 15 kwietnia 1912 roku na oceanie w okolicach Nowej Fundlandii w Kanadzie. O godzinie 23:39 dwójka marynarzy dostrzegła z bocianiego gniazda ledwo widoczny czarny zarys góry lodowej. Jeden z nich uderzył trzy razy ostrzegawczo w gong, a następnie powiadomił mostek kapitański, po czym pierwszy oficer wydał rozkaz natychmiastowego skrętu w prawo. Od komendy do reakcji minęło 37 sekund, po czym Titanic uderzył w górę lodową. Zapewne wtedy kapitan nie wiedział, że statek i tak nie uniknąłby zderzenia z wielką górą lodową, której jedynie niewielki wierzchołek wystawał ponad taflę wody, zaś większa jej część znajdowała się pod nią. Szacuje się, że spośród załogi liczącej ok. 2228 osób w wyniku kolizji zginęło ok. 1500 osób, chociaż dane nadal nie są jednoznaczne i nigdy nie udało się oszacować dokładnej liczby ofiar zdarzenia. Linia żeglugowa White Star Line, do której należał Titanic obowiązała się do wyłowienia ciał ofiar na własny koszt, zaś większość wydobytych ciał pochowano na trzech wyznaczonych do tego cmentarzach. W wyniku katastrofy „R.M.S. Titanic” nastąpiła nowelizacja zasad bezpieczeństwa morskiego. Wrak statku odnaleziono dopiero dnia 1 września 1985 roku na głębokości 3802 m na Północnym Atlantyku (41°43′55″N 49°56′45″W).
Wydarzenie te przez wiele lat było obiektem badań różnych naukowców, w tym również glacjologów, którzy po latach wysnuli najbardziej prawdopodobne teorie na podstawie analizy kolizji z lodowcami innych statków, takich jak: „William Brown” w 1841 roku, „Hannah” w 1849 roku, „Pacific” w 1856 roku, „John Rutledge w 1856 roku, „Naronic” w 1893 roku, „Vaillant” w 1897 roku, „Islander” w 1901 roku, „Maria” w 1949 roku czy „Hans Hedtoft” w 1959 roku. Ustalono, że przyczyną mogła być albo bardzo słabo widoczna w nocy niebieska góra lodowa, która w wyniku topnienia mogła się obrócić na parę chwil przed katastrofą albo (bardziej prawdopodobna wersja) mogło dojść do zderzenia z czarną górą lodową, która oprócz słabej widoczności, była na tyle ciężka, że poruszała się niezwykle powoli, co utrudniało jej wykrycie, a jej ciemna, znacznie twardsza część o większej gęstości była zanurzona w wodzie, co utrudniło oszacowanie szans na przeżycie zderzenia. Nie zapominajmy również, że czarne lodowce mają transparentne wierzchołki, co może utrudnić ich spostrzeżenie, zwłaszcza w nocy.