Khu Vực Băng Xanh: Vùng băng ở Nam Cực

Các vùng băng xanh thường hình thành khi sự chuyển động của cả không khí và băng bị cản bởi địa hình như những ngọn núi nổi lên từ dải băng, tạo ra các địa điểm có điều kiện khí hậu đặc biệt với việc tích tụ tuyết ròng hình thành do sự thăng hoa của gió làm di chuyển tuyết.

Chỉ có khoảng 1% diện tích bề mặt băng ở Nam Cực là vùng băng xanh, nhưng chúng lại thu hút sự quan tâm nghiên cứu của giới khoa học do số lượng khá lớn các vẫn thạch nằm trong khu vực này; nhiều thiên thạch đã rơi trực tiếp vào khu vực băng xanh và nằm ở đó hoặc rơi xuống các dải băng và trôi đến khu vực băng xanh bằng những dòng suối băng. Ngoài ra, băng có tuổi thọ lên tới 2,7 triệu năm đã được tìm thấy từ các vùng băng xanh. Các khu vực băng xanh đôi khi cũng được sử dụng làm đường băng cho máy bay.

Các khu vực băng xanh thường có bề ngoài gợn sóng và thường có màu xanh lam và có độ thưa của bong bóng trong băng. Màu xanh nhạt là do băng hấp thụ ánh sáng và do bọt khí nằm bên trong nó, do đó mà có cái tên "vùng băng xanh". Vùng băng xanh tương phản rõ rệt với màu trắng xóa của đồng bằng Nam Cực và có thể nhìn thấy từ không gian hay từ hình ảnh trên không trong khi mật độ của băng xanh làm cho nó xuất hiện trên hình ảnh radar dưới dạng băng tối. Các bề mặt vỏ sò hoặc gợn sóng là kiểu bề mặt gần như đều đặn, mặc dù cũng có các vùng băng xanh hoàn toàn mịn và địa hình trên các bề mặt gợn sóng có độ nhám khí động học rất thấp, có lẽ thuộc loại thấp nhất trong tất cả các bề mặt tự nhiên vĩnh cửu. Điều này là do hầu hết lực cản khí động học xảy ra trên các bề mặt dị thường dưới một cm chiều dài, không phải dạng lớn hơn.

Sự xuất hiện của trầm tích băng hà tại các khu vực băng xanh đã được báo cáo, những hình thức các mảnh vụn trong một sông băng tích tụ trên bề mặt do sự tan chảy hoặc thăng hoa. Các vết lõm nhỏ trong băng được gọi là lỗ cryoconite rất phổ biến và được hình thành ở những nơi mà đá bị nhúng trong băng, nhưng không có ở các khu vực băng xanh có nhiều núi.

Các khu vực băng xanh điển hình thường có gió katabatic dữ dội, với sức gió trung bình đạt 80 kilômét trên giờ (50 mph) và gió giật lên tới 200 kilômét trên giờ (120 mph); những cơn gió như vậy có thể loại bỏ và lấy đi một lượng lớn tuyết. Chúng thường ấm hơn các khu vực có tuyết phủ tương đương, đôi khi lên tới 6 °C (11 °F), khiến chúng có thể nhận dạng được từ hình ảnh quang nhiệt. Sự nóng lên này là do suất phản chiếu thấp hơn của băng xanh so với tuyết, dẫn đến việc chúng hấp thụ nhiều ánh sáng mặt trời và nóng lên nhiều hơn. Vùng băng xanh cũng làm thay đổi khí hậu phía trên chúng.

Như thường được xác định, các vùng băng xanh có rất ít hoặc không có bằng chứng về sự tan chảy, do đó không bao gồm sông băng và hồ băng ở Thung lũng Khô ở Nam Cực nơi có băng chiếm ưu thế có thể so sánh với lạm phát trên các khu vực sông băng thông thường.

 

Các khu vực băng xanh chỉ được xác định ở Châu Nam Cực mặc dù các mảng băng tương tự trên Greenland đã được báo cáo và băng xanh được tìm thấy tại các sông băng trên toàn thế giới. Vùng băng xanh chỉ chiếm khoảng 1% băng bề mặt Nam Cực; tuy nhiên, chúng là phổ biến tại lục địa này và nằm rải rác trên lục địa khác, đặc biệt là ở các khu vực ven biển hoặc miền núi, nhưng không trực tiếp bên cạnh bờ biển.

Vùng băng xanh đã được tìm thấy ở Dronning Maud Land, lưu vực sông Lambert Glacier, dãy núi Transantarctic và Victoria Land. Địa điểm tách biệt ở Nam Cực bao gồm khu vực Allan Hills, các dãy núi Hoàng hậu Fabiola (cánh đồng băng Yamato có diện tích 4.000 kilômét vuông (1.500 dặm vuông Anh) và là vùng băng xanh lớn nhất), Scharffenberg-Botnen và dãy núi Sør Rondane.

Các khu vực băng xanh là những khu vực có nhiều tuyết biến mất dần bằng cách thăng hoa hoặc bởi tác động của gió hơn là tích tụ bởi lượng mưa hoặc trôi theo hướng gió, dẫn đến sự xuất hiện của băng có màu xanh. Ở hầu hết lục địa Nam Cực, xu hướng ròng là việc tuyết tích tụ, nhưng ngoại trừ ở ven biển thì thường xảy ra hiện tượng tan chảy và các vùng băng xanh tập trung nhiều ở ven biển. Sự thăng hoa này xảy ra với tốc độ tương đương 3–350 cm/năm và được cân bằng bởi suối băng, với tốc độ thăng hoa giảm dần theo độ cao và tăng dần theo nhiệt độ. Mùa hè cũng làm tăng tốc độ thăng hoa, mặc dù nó hay xảy ra trong mùa đông. Gió loại bỏ lớp tuyết phủ nằm trên bề mặt và thậm chí có thể quét sạch lớp băng mặt trên cùng, mặc dù sự tan chảy không thể thấy và cách mài mòn cũng không thể thấy rõ ràng.

Những khu vực như vậy tồn tại ngay cả ở những vùng lạnh nhất của Nam Cực, và chúng đặc trưng bởi tốc độ gió trung bình cao và lượng mưa thấp. Một khi chúng đã hình thành, bề mặt mịn màng ngăn tuyết tích tụ vì nó nhanh chóng bị gió thổi bay và màu xanh lam làm tăng sự hấp thụ của ánh sáng mặt trời, và do đó xảy ra hiện tượng thăng hoa; cả hai hiện tượng này đều có tác dụng là duy trì vùng băng xanh và vận chuyển không khí ấm khiến vùng băng xanh mở rộng theo chiều gió.

Khu vực băng xanh là phổ biến ở vùng núi. Có lẽ do địa hình bề mặt không đều cản trở các dòng chảy băng nên đã tạo ra các điều kiện phù hợp cho sự phát triển các vùng băng xanh. Địa hình không đều không cần phải tiếp xúc với bề mặt để tạo ra các vùng băng xanh, mặc dù chúng có ảnh hưởng đến địa hình bề mặt băng để tạo ra các vùng băng có màu xanh. Do đó, nhiều khu vực băng xanh hình thành khi độ dày băng giảm, điều này được cho là xảy ra trong thời gian gian băng mặc dù lịch sử của các khu vực băng xanh trong quá khứ ít được biết đến. Những khu vực như vậy có thể không tồn tại trong thời kỳ băng hà khi lớp băng dày hơn. Những thay đổi về tốc độ gió trung bình gây ra những biến động ngắn hạn trên vùng băng xanh. Sự nóng lên toàn cầu được dự đoán là sẽ làm giảm tốc độ gió trên khắp Nam Cực gây ra sụt giảm nhỏ trên bề mặt các vùng đất được bao phủ bởi băng xanh.

Tuổi băng xanh

Tuổi của các khu vực băng xanh đặc biệt đã được suy đoán thông qua tuổi các thiên thạch được phát hiện, mặc dù việc phân bố các thiên thạch giữa các khu vực khác nhau thông qua những dòng chảy băng có thể khiến suy đoán ước tính tuổi sai. Các vùng băng xanh lâu đời nhất có thể lên tới 2,5 triệu năm tuổi và băng của chúng khá cổ, với tuổi từ vài trăm nghìn năm ước tính trên cơ sở động lực dòng chảy băng và niên đại phóng xạ và sự phát triển của một địa tầng ngang. Điều này xảy ra là do băng bị chặn bởi các chướng ngại vật hoặc trôi với tốc độ tương xứng với tỷ lệ lạm phát. Tuy nhiên, băng có tuổi trẻ hơn cũng đã được tìm thấy, chẳng hạn như vùng băng 250.000 tuổi tại Allan Hills và 75.000 năm tuổi tại dãy núi Yamato.

Các loại băng xanh

Một số kiểu băng đã được xác định, bao gồm hầu hết kiểu băng trên các vùng băng xanh.

• Dạng I hình thành từ gió đổi hướng bởi một địa hình cản nào đó và là loại phổ biến nhất của khu vực băng xanh mặc dù chúng thường chỉ bao gồm một diện tích bề mặt nhỏ, so với ba loại khác. Chúng thường dài gấp 50 - 100 lần khi địa hình chướng ngại cao, thường là một ngọn núi.
• Dạng II là các địa điểm mà gió katabatic càn quét tuyết ra khỏi bề mặt cho đến khi băng xuất hiện. Chúng hình thành trên thung lũng sông băng.
• Dạng III là băng ở địa điểm gió thổi trên các sườn dốc - hoặc thậm chí trên địa hình bằng phẳng - loại bỏ tuyết khỏi các bề mặt này.
• Dạng IV là kiểu băng do sự loại bỏ tuyết từ phần thấp nhất của lưu vực sông băng.

 

Các khu vực băng xanh được biết đến chủ yếu là do có nhiều thiên thạch tích tụ ở đó. Ban đầu, chúng rơi xuống băng ở những nơi khác và trôi theo dòng chảy băng đến khu vực băng xanh, sau đó chúng tích tụ băng xung quanh điểm vùi lấp; cơ chế này đã được so sánh với một băng chuyền vận chuyển các thiên thạch đến các vùng băng xanh. Ngoài ra, các thiên thạch rơi trực tiếp vào các vùng băng xanh, do tuổi rất cổ của bề mặt mà một số thiên thạch có thể tích tụ ngay cả khi không có hiện tượng băng trôi. Hơn 20.000 thiên thạch từ các vùng băng xanh được biết đến vào năm 1999, một phần lớn trong tất cả thiên thạch được biết đến trên Trái đất đến nay.

Phát hiện thiên thạch chỉ xảy ra ở một số ít các khu vực băng xanh hầu hết chỉ giới hạn ở các vùng băng xanh nội địa trong khi các khu vực ven biển có xu hướng ít thiên thạch. Điều này phản ánh thực tế rằng ở độ cao thấp, băng xung quanh các thiên thạch có thể tan chảy do sự đốt nóng của thiên thạch, do đó khiến nó ít có màu xanh.

Nghiên cứu sớm nhất về các vùng băng xanh đã bắt đầu trong Cuộc thám hiểm Nam Cực của người Na Uy vào năm 1949-1952 và sau đó suốt hai thập kỷ được nghiên cứu về mặt địa chất và địa mạo. Việc phát hiện ra các thiên thạch trong một vùng băng xanh của dãy núi Yamato đã dẫn đến bước tiến trong nghiên cứu; một số chương trình thu thập thiên thạch bắt đầu. Điều này cũng dẫn đến việc tăng cường nghiên cứu về băng hà và tính chất động học của các vùng băng xanh, và sau đó là nghiên cứu ý nghĩa khí tượng và khí hậu của chúng.

Bề mặt cứng, phẳng và nhẵn của các vùng băng xanh đã được sử dụng làm đường băng máy bay (đường băng băng xanh) trên các vùng của Nam Cực. Lớp băng rất cổ ở các vùng băng xanh đã được sử dụng để phục dựng lại khí hậu trong quá khứ và độ phân giải thời gian có thể lớn hơn ở các lõi băng sâu. Các khu vực băng xanh là địa điểm ứng cử cho việc khoan lõi băng nhằm phục dựng băng 1,5 triệu năm tuổi, và băng 2,7 triệu năm tuổi tại các khu vực đó.

• Băng xanh

Chú thích