Французькі дослідники проаналізували тисячі супутникових знімків поверхні Антарктиди і з’ясували, що майже весь континент вкривають поздовжні дюни – такий рельєф часто зустрічається на супутнику Сатурна Титані. Вчені також дізналися, які вітри формують антарктичні дюни, і знайшли протиріччя, що розкриває деталі клімату на континенті.
Довгі тонкі снігові дюни, що вкривають більшу частину Антарктиди, легше побачити зверху, ніж із землі. Вони формуються за напрямком вітру / © Physics Today, Ghislain Picard.
Говорячи про пустелі, ми найчастіше уявляємо піски Сахари або Атаками, бархани Каракумів і Гобі, але під визначення пустель підходить і Антарктида. Це таке ж малонаселене і вкрай суворе середовище з екстремальними температурами. Там багато води, але вся вона перебуває у вигляді снігу та льоду, а отже, недоступна для рослинності.
Хоча в Антарктиді теж є свої оазиси на кшталт долин Мак-Мердо або озер в оазисі Шірмахера, там немає пальм і квітучих озер, все набагато біднішим – у цьому середовищі виживають лише ендолітичні бактерії, мохи та лишайники.
Як і в типовій пустелі, вітри формують ландшафт – від брижів до великих дюн. В Антарктиді зустрічаються всі ці еолові форми рельєфу, зокрема мегадюни з довжиною хвилі в кілька кілометрів. Як і піщані дюни, снігові формуються завдяки вітру, який переносить частинки. Різниця лише в тому, що сніг падає з неба. Варто сказати, що антарктичні дюни плоскі, їх складно спостерігати з землі, тому динаміка, форма та інші особливості цих дюн погано вивчені.
Фотографії та супутникові зображення типових форм снігового покриву в Антарктиді із зазначенням напрямку вітру. A) Карта Антарктиди. B) Саструги (невеликі ерозійні структури). C) Бархани (серповидні дюни метрового масштабу). D) Дюни, нахилені відносно основного вітру. E) Поздовжні дюни. F) Мегадюни (поперечні дюни кілометрової довжини). G) Розширене зображення поздовжніх дюн у (E) з накладеним профілем висоти / © Nature Geoscience, Marine Poizat et al.
Нещодавно група французьких дослідників з Університету Гренобль-Альпи та Університету Париж-Сіте проаналізувала лінійні дюни Антарктиди за супутниковими знімками. За чотири роки (з 2018-го до 2021-го) апарати сфотографували приблизно 60% поверхні континенту – інша частка припадає на ущелини і прогалини в спостереженнях. Роздільна здатність давала змогу фіксувати дюни завдовжки понад 20 метрів.
Науковці з’ясували, наскільки широко поширений цей вид рельєфу і як він формується. Результати наукової роботи опубліковані в журналі Nature Geoscience.
Загалом фахівці обробили 33 тисячі знімків із супутників Landsat 8, Sentinel-2 і Pleiades. Вони очищали зображення від хмар, визначали орієнтацію дюн за допомогою інтегральних обчислень і аналізу даних про вітер, який дув над Антарктидою з 1940 року. Доступна роздільна здатність апаратів унеможливлювала спостереження за мегадюнами, брижами та іншими дрібними формами рельєфу.
Найпоширенішими дюнами виявилися лінійні – ці довгі хвилясті смуги займають до 95% досліджуваної території. Така повсюдність, як зазначили вчені, свідчить про те, що вони, ймовірно, зустрічаються по всій Антарктиді. Решта п’ять відсотків становлять дюни на висоті три тисячі метрів над рівнем моря, де вітер слабший і снігу випадає менше.
A) Карта домінуючого режиму дюноутворення. B) Орієнтація домінуючого режиму як функція від спостережуваної орієнтації дюн. Пунктирна темно-сіра лінія 1:1 і суцільна темно-сіра лінія 1:1 ± 15° являють собою повну згоду між спостережуваною і передбаченою орієнтацією дюн / © Nature Geoscience, Marine Poizat et al.
Також автори статті виявили кілька областей, де лінійні дюни простягаються рівномірно. У Східній Антарктиді вони досягають у довжину понад тисячу кілометрів, а в Західній – близько 200. Це співвідноситься з режимом напрямку вітрів: на сході односпрямованих потоків більше, ніж на заході. Причому орієнтація снігових дюн буває часом стабільна протягом року.
Інша переважна форма дюн – поздовжня, коли частинки скупчуються вздовж панівного вітру – поширюється на 61% вивченої території. Дослідники підкреслили, що ці дюни часто зустрічають як у піщаних пустелях Землі, так і на супутнику Сатурна Титані (їх там 95%).
Особливість формування антарктичних дюн (ближче до берега, де багато снігу, вони витягувалися, хоча мали б набирати висоту) підказала вченим, що для накопичення їм не вистачає матеріалу. З’ясувалося, що річ у спіканні частинок снігу: після випадання вони зв’язуються одна з одною і буквально кам’яніють, особливо під впливом температури. Тому в центрі Антарктиди, де холодніше, дюни рухливіші, ніж біля берегів.
Наприклад, супутникові знімки показали, як за 15 днів на одній ділянці дюни змінили напрямок через сильний шторм і снігопад, хоча кілька років до цього були стабільні.
За словами дослідників, нові дані про те, як змінюється рельєф Антарктиди, можуть допомогти краще моделювати клімат континенту, перенесення снігу його поверхнею і те, як він реагуватиме на зміни температур.