De ontdekking heeft mogelijk implicaties voor hoe het bevroren continent reageert op of mogelijk zelfs bijdraagt aan klimaatverandering.

We weten dat zelfs Antarctica, het koudste gebied op aarde, niet ontkomt aan de gevolgen van klimaatverandering. Om goed te begrijpen hoe het opwarmende klimaat de Zuidpool beïnvloedt, is het heel belangrijk dat onderzoekers gegevens hebben van alle delen van de Antarctische ijskap en dat ze goed begrijpen hoe het complexe systeem werkt. Een nieuwe studie levert een belangrijke bijdrage. Want voor het eerst hebben wetenschappers grondwater ontdekt onder een Antarctische ijsstroom; iets wat al lange tijd werd vermoed, maar nog niet eerder kon worden bevestigd.

IJsstroom
IJsstromen zijn niets meer dan snelstromende ijsrivieren, die volgens onderzoeksleider Chloe Gustafson heel belangrijk zijn. “Ze transporteren ongeveer 90 procent van het Antarctische ijs van het binnenland naar de randen,” legt ze uit. Om te begrijpen wat er zich allemaal onder zo’n ijsstroom afspeelt en of er mogelijk grondwater te vinden is, namen de onderzoekers de zogeheten Whillans Ice Stream onder de loep; een ijsstroom van ongeveer 800 meter dik.

Onderzoekslocaties op de Whillans Ice Stream. Op de plek van de gele markeringen werden elektromagnetische beeldstations opgesteld. Afbeelding: Chloe Gustafson

Nieuwe methode
De onderzoekers zochten naar grondwater met behulp van een elektromagnetische techniek, magnetotellurica genaamd. Deze methode maakt gebruik van variaties in de elektrische en magnetische velden van de aarde om de ondergrondse weerstand te meten. IJs, sedimenten, zoet water, zout water en gesteente geleiden namelijk allemaal in verschillende mate elektromagnetische energie. En door die verschillen te meten, kunnen onderzoekers MRI-achtige kaarten samenstellen. Hoewel deze techniek niet vaak wordt toegepast in polaire omgevingen, laten de onderzoekers de potentie ervan zien. Want met behulp van deze nieuwe methode ontdekten ze voor het eerst een enorme hoeveelheid grondwater op Antarctica.

Wetenschappers hebben decennialang met behulp van radars en andere instrumenten de Antarctische ijskap bestudeerd om zo ondergrondse kenmerken in beeld te brengen. Deze missies hebben onder meer sedimentaire bekkens blootgelegd die zijn ingeklemd tussen ijs en gesteente. Het nadeel is echter dat waarnemingen vanuit de lucht over het algemeen alleen de ruwe contouren van dergelijke kenmerken onthullen; niet het watergehalte of andere eigenschappen. En dus besloten de onderzoekers het in de nieuwe studie over een andere boeg te gooien.

Dat er nu grondwater is ontdekt, is een belangrijke stap. Want hoewel het bestaan ervan op Antarctica al lang werd vermoed, kon het niet met zekerheid worden vastgesteld. “Het was een hypothese op basis van ons begrip van hoe de planeet werkt, maar we hebben het niet eerder kunnen meten,” legt Fricker uit. In de huidige studie bracht het team slechts één ijsstroom in kaart. Maar er bestaan nog veel meer snelstromende rivieren op Antarctica. “Dit suggereert dat er waarschijnlijk grondwater onder meerdere Antarctische ijsstromen voorkomt,” stelt Gustafson.

Empire State Building
Het team berekende dat als ze het grondwater uit de sedimenten naar het oppervlak zouden persen, het een meer zou vormen van 220 tot 820 meter diep. “Het Empire State Building is ongeveer 420 meter hoog,” schetst Gustafson. “Dit betekent dat het water tot halverwege het Empire State Building zou reiken of zelfs twee op elkaar gestapelde Empire State Buildings zou kunnen omsluiten. Dit is belangrijk, omdat de subglaciale meren in het gebied twee tot vijftien meter diep zijn. Dat zijn ongeveer één tot vier verdiepingen van het Empire State Building.”

Klimaatverandering
De studie geeft een glimp van een voorheen ontoegankelijk en onontgonnen gebied op de Antarctische ijskap en verbetert ons inzicht in hoe mogelijk de zeespiegel op een nog onbekende manier beïnvloed wordt. Grondwater aan de voet van ijsstromen kan namelijk van invloed zijn op hoe deze stromen. En dat heeft weer invloed op hoe ijs op het Antarctische continent wordt getransporteerd. Daarnaast kan de ontdekking implicaties hebben voor hoe het bevroren continent reageert op of mogelijk zelfs bijdraagt aan klimaatverandering. Het bestaan van subglaciaal grondwater heeft bijvoorbeeld gevolgen voor het vrijkomen van aanzienlijke hoeveelheden koolstof die voorheen werden opgeslagen door aan zeewater aangepaste microben. “Mogelijk wordt er meer koolstof naar de oceaan getransporteerd dat we dachten,” zegt Gustafson. Als diep grondwater bovendien naar boven wordt gedrukt door het opwarmende klimaat en dunner wordend ijs, zou het geothermische warmte kunnen meevoeren die van nature in het gesteente wordt gegenereerd; hierdoor kan ijs verder dooien en kan het naar voren worden gestuwd, waardoor het ijs nog sneller naar zee wordt verplaatst. En dat terwijl de Whillans Ice Stream per dag al een meter ijs naar zee vervoert.

Hoewel er nog veel vragen bestaan over de exacte gevolgen van de ontdekking van grondwater op Antarctica en het verband met klimaatverandering, laat de studie in ieder geval wel de belangrijke toegevoegde waarde van het toepassen van elektromagnetische technieken in polaire omgevingen zien. “Ik hoop dat mensen elektromagnetisme gaan zien als onderdeel van de standaard geofysische toolkit voor Antarctica,” aldus Gustafson. Daarnaast heeft de ontdekking van grondwater op Antarctica mogelijk ook gevolgen voor ons begrip van andere hemellichamen. Grondwater zou namelijk onder vergelijkbare omstandigheden kunnen voorkomen op andere planeten en manen die warmte uit hun binnenste afgeven. En dat betekent dat wat onderzoekers nu op Antarctica hebben ontdekt, mogelijk analoog is aan wat we op Jupiters maan Europa of andere met ijs bedekte planeten of manen kunnen vinden.