Alaskan mahtavan Yukonin tavoin Etelämantereen halki virtasi aikoinaan leveä joki, joka seurasi lempeää laaksoa, jonka tektoniset voimat muokkasivat aikana ennen kuin mantereesta tuli jään ympäröimä. Sen ymmärtäminen, mitä tapahtui, kun jääjoet myöhemmin täyttivät laakson, voisi ratkaista tiettyjä eteläisintä mannerta koskevia ilmastollisia ja geologisia arvoituksia.

Laakso on Lambert Graben Itä-Antarktiksessa, jossa nykyään asuu maailman suurin jäätikkö. Jään alle jäänyt graben (joka tarkoittaa saksaksi ojaa tai kaivantoa) on upea, syvä rotko. Ennen Etelämantereen jäätymistä 34 miljoonaa vuotta sitten laakso oli kuitenkin suhteellisen tasainen, ja sen täytti laiska joki, joka jätti geologeille arvoituksen ratkaistavaksi:

Avain Lambert Grabenin historiaan löytyi sedimenttikerroksista aivan rannikon edustalla, Prydzin lahdella. Tucsonissa sijaitsevan Arizonan yliopiston (UA) geologi Stuart Thomson tutki uudessa tutkimuksessaan menneisyyttä purkamalla joen laskeuttamaa hiekkaa ja jäätikön jättämiä sotkuisia kasoja. Jokihiekan päällä on paksu kerros karkeampaa sedimenttiä, joka viestii jäätikköeroosion alkamisesta laaksossa, tutkijat havaitsivat. Thomsonin mukaan eroosionopeus yli kaksinkertaistui, kun jäätiköt siirtyivät paikalle.

”Ainoa tapa, jolla tämä voi tapahtua, on jäätiköt”, hän sanoi. ”Ne alkoivat hioa ja muodostaa syviä laaksoja.”

Tutkijoiden mukaan sen ymmärtäminen, milloin jäätiköt ensimmäisen kerran raivasivat tiensä Etelämantereen halki, auttaa tutkijoita mallintamaan paremmin jäätikön reaktiota maapallon ilmaston muutoksiin.

”Etelämantereella tehdään paljon työtä sen mallintamiseksi, miten jäätiköt kulkevat Etelämantereella, ja näihin malleihin tarvitaan maisema, jossa jäätiköt pystyvät kulkemaan”

Thomson kertoi OurAmazing Planetille. ”Kun nämä mallit pystyvät ennustamaan menneet muutokset, ne pystyvät tarkemmin ennustamaan, mitä tapahtuu tulevissa ilmastonmuutoksissa.”

Sedimentit sisältävät myös vihjeitä Itä-Antarktiksen tektonisesta kehityksestä ja valtavan paksun jääpeitteen alle hautautuneesta vuorijonosta.

Löydöksistä kerrotaan yksityiskohtaisesti Nature Geoscience -lehden maaliskuun 2013 numerossa.

Jään historia

Lambert Graben muodostui muinaisen superkontin Gondwanan hajoamisen aikana, mikä tapahtui vaiheittain. Etelämanner, Intia ja Afrikka repesivät erilleen myöhäiskaudella (noin 80 miljoonaa vuotta sitten). Jakautuminen synnytti pitkiä, suoraviivaisia laaksoja, jotka suuntautuivat kohtisuoraan mantereiden rannikkolinjoihin nähden. Tuolloin maapallon ilmasto oli nykyistä lämpimämpi, ja kun Etelämanner siirtyi etelään ja asettui asumaan etelänavan yläpuolelle, maanosa kuhisi kasveja ja eläimiä.

Tutkijat voivat osittain rekonstruoida tätä mennyttä ympäristöä fossiilien avulla ja tutkien avulla, jotka kurkistavat jään alle ja kartoittavat alla olevan kallion muotoja. Nykyisen Etelämantereen 3D-kartta näyttää jäätiköiden kaiverrettuja kuiluja, jylhiä vuoria ja muita jäänteitä sen lämpimämmästä olemassaolosta.

Mutta tutkimukset eivät kerro mitään siitä, miltä maisema näytti ennen kuin jää kaiversi kaikki nämä piirteet. ”Ihmiset ovat spekuloineet, milloin suuret vuonot muodostuivat jään alle”, Thomson sanoi. ”Mutta kukaan ei tiedä varmasti, ennen kuin näytteitä otetaan kivistä tai sedimenteistä.”

Thomson ja hänen kollegansa analysoivat sedimenttejä, jotka on porattu merenpohjasta aivan Lambertin jäätikön edustalta sekä rannikon moreeneista, jäätiköiden työntämistä kivikasoista. Hiekan ja mudan mineraaleista tehdyt testit auttoivat heitä selvittämään, milloin ja kuinka nopeasti pinta erodoitui.

Tästä sedimentit kertovat: Noin 250 miljoonasta 34 miljoonaan vuotta sitten Lambertin jäätikköä ympäröivä alue oli suhteellisen tasainen, ja hitaasti liikkuvat joet valuttivat sitä, Thomson sanoi. Noin 34 miljoonaa vuotta sitten, mikä osuu yksiin maapallon ilmaston viilenemisen kanssa, ilmestyi suuria jäätiköitä, jotka muokkasivat näyttävän laakson, joka on nyt paksun jään alla.

”Se näytti tapahtuneen hyvin varhain, 34-24 miljoonaa vuotta sitten”, Thomson sanoi. Eroosio hidastui dramaattisesti jääpeitteen vakiintuessa noin 15 miljoonaa vuotta sitten, hän sanoi.

Tutkimuksen mukaan noin 1,6-2,5 kilometriä kalliota on sittemmin kadonnut, jäätiköiden jauhamana ja jään kuljettamana.

”Jäätiköt voivat kaivertaa syviä laaksoja nopeasti – ja tekivät niin Etelämantereella ennen kuin se muuttui niin kylmäksi, että suurimman osan siitä peitti 1 tai 2 mailin paksu, paikallaan pysyvä jää”, UA:n geologi ja tutkimuksen toinen kirjoittaja Peter Reiners sanoi lausunnossaan.

Liitos hautautuneeseen vuoristoon

Lambert Graben ulottuu noin 600 kilometriä sisämaahan ja päättyy yhteen Antarktiksen arvoituksellisimmista piirteistä – hautautuneeseen vuoristoon nimeltä Gamburtsev-vuoristo. Jään alle hautautuneet vuoret nousivat Gondwanan repeytymisen aikana. Geologiset todisteet viittaavat siihen, että noin 250 miljoonaa vuotta sitten ja 100 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneista repeytymistapahtumista johtuvat kaksi kohoamispyrähdystä ovat nostaneet särmikkäitä vuoria ylöspäin.

Mutta Thomson ja hänen kollegansa eivät löytäneet sedimenteistä todisteita toisesta kohoamisvaiheesta 100 miljoonaa vuotta sitten. Jokihiekat sisältävät mineraaleja Gamburtsevin vuoristosta, ja pienet rakeet viittaavat siihen, että vuoret saivat korkeutensa yhdellä tektonisella sysäyksellä.

”Tämä korostaa sekä vuorijonon huomattavaa ikää että subglasiaalisen maiseman poikkeuksellisen pitkälle ulottuvaa säilymistä”, kirjoittaa Darrel Swift Nature Geosciencenessa julkaistussa oheisessa artikkelissa. Swift, geologi Sheffieldin yliopistossa Yhdistyneessä kuningaskunnassa, ei osallistunut tutkimukseen.

Sähköposti Becky Oskinille tai seuraa häntä @beckyoskin. Seuraa meitä @OAPlanet, Facebook tai Google+. Alkuperäinen artikkeli LiveSciencen OurAmazingPlanet-sivustolla.