地球科学动态监测快报

2023年第15期

新的雷达探测技术可以探测隐藏的冰盖区域

2023年7月13日,欧洲地球科学联盟杂志《冰冻圈》(The Cryosphere)刊发题为《基于双频雷达反射率的德文冰帽近地表结构和融水径流条件的空间特征》(Spatial characterization of near-surface structure and meltwater runoff conditions across the Devon Ice Cap from dual-frequency radar reflectivity)的文章称,美国得克萨斯大学地球物理研究所(UTIG)的科学家开发了一种雷达技术,可以对冰盖上部几英尺内的隐藏特征进行成像。研究人员表示,该技术可用于调查地球上融化的冰川,以及探测木星卫星上潜在的宜居环境。

冰盖的近地表层很难用机载或卫星探冰雷达进行研究,科学家们只能依靠仅能提供有限覆盖范围的地面仪器,或者提取冰芯——这是一项困难而耗时的操作。新的雷达技术结合了两种不同的雷达带宽,并将寻找差异作为提高分辨率的一种方式。由于这些仪器是用飞机或卫星携带的,科学家们可以快速调查大面积的冰层。

为了测试这项新技术,该团队在加拿大北极的德文冰帽上空进行了雷达勘测,在那里研究人员绘制了地表附近一层片状的不透水冰层。进一步的分析表明,冰层正在将冰盖积雪表面的融化物重新引导到下坡的水道中。

研究人员指出,这项关于冰盖的研究结果可以帮助科学家预测冰盖的未来及其对海平面上升的贡献。并表示,如果只有相对较薄的冰层,那么积雪表层就有能力吸收和保留地表融水。但如果这些不透水的板块分布广泛,那么地表融化对海平面上升的贡献就会增强。

在夏季的几个月里,冰盖表面融化是正常的。随着前一个冬天雪的顶部变暖,融水下沉并在雪中重新冻结,形成薄冰层。然而,德文郡冰盖上的大多数冰层比预期的厚得多,有些冰层在几英里内形成了厚达16英尺的冰板。这使得它们在重新引导融水方面非常有效,研究人员在将最厚的冰盖与融水河流的位置相匹配时证实了这一点。

研究人员表示,该方法也适用于在木星的卫星木卫二等冰封的“海洋”世界。目前该研究小组正在开发一种名为REASON的雷达仪器,该仪器将于2024年在美国国家航空航天局(NASA)的Europa Clipper上发射。除了今年发射的欧洲航天局(ESA)航天器外,科学家们还将很快拥有2台探冰雷达仪器,用于调查木星的卫星木卫二和木卫三。这两种雷达系统都与以前的技术兼容。有了这项新技术,科学家们将能够窥视冰壳的上部几英尺,在那里可能会发现冰冻的盐水、低温火山残留物,甚至羽流沉降沉积物。

(王立伟 编译)