Длинные тонкие снежные дюны, покрывающие большую часть Антарктиды, легче увидеть сверху, чем с земли. Они формируются по направлению ветра / © Physics Today, Ghislain Picard.
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.
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.
Фотографии и спутниковые изображения типичных форм снежного покрова в Антарктиде с указанием направления ветра. A) Карта Антарктиды. B) Саструги (небольшие эрозионные структуры). C) Барханы (серповидные дюны метрового масштаба). D) Дюны, наклоненные относительно основного ветра. E) Продольные дюны. F) Мегадюны (поперечные дюны километровой длины). G) Расширенное изображение продольных дюн в (E) с наложенным профилем высоты / © Nature Geoscience, Marine Poizat et al.
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.
A) Карта доминирующего режима дюнообразования. B) Ориентация доминирующего режима как функция от наблюдаемой ориентации дюн. Пунктирная темно-серая линия 1:1 и сплошная темно-серая линия 1:1 ± 15° представляют собой полное согласие между наблюдаемой и предсказанной ориентацией дюн / © Nature Geoscience, Marine Poizat et al.
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.
