สมการที่อธิบายการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งเหนือพื้นดินที่อ่อนนุ่มและเปลี่ยนรูปแบบได้ได้รับการพัฒนาแห่งมหาวิทยาลัยรัฐไอโอวา และลูคัส โซเอต์แห่งมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-เมดิสัน ในสหรัฐอเมริกา “กฎสลิป” ใหม่ของพวกเขาได้มาจากการทดลองในห้องปฏิบัติการและสามารถช่วยขจัดความไม่แน่นอนออกจากแบบจำลองการไหลของธารน้ำแข็งที่มีอยู่ อันที่จริง แบบจำลองที่มีกฎการลื่นไถล
ทำนายว่า
แผ่นน้ำแข็งจะไหลลงสู่มหาสมุทรอย่างรวดเร็วมากขึ้นในอนาคต ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลเพิ่มเติม การทำความเข้าใจว่าธารน้ำแข็งเคลื่อนที่ไปบนภูมิประเทศประเภทต่างๆ นั้นมีความสำคัญต่อการคาดการณ์ว่าธารน้ำแข็งที่ละลายจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำทะเลมากน้อยเพียงใด
อย่างไรก็ตาม ความรู้ของเรายังมีช่องว่างอยู่มาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับธารน้ำแข็งที่ไหลลงสู่มหาสมุทรอย่างรวดเร็ว พบได้ในทวีปแอนตาร์กติกาและกรีนแลนด์ โดยเกาะอยู่บนตะกอนที่ทับถมกันเป็นน้ำแข็งซึ่งเรียกว่า ไถล (till) “น้ำแข็งจากธารน้ำแข็งเป็นของเหลวที่มีความหนืดสูง
ซึ่งลื่นไถลไปบนวัสดุพิมพ์ ในกรณีนี้จะทำให้เปลี่ยนรูปได้จนเป็นก้อน และแรงเสียดทานที่ก้อนน้ำแข็งทำให้เกิดแรงดึงที่ดึงน้ำแข็งกลับคืน” อธิบาย “ในกรณีที่ไม่มีแรงเสียดทาน น้ำหนักของน้ำแข็งจะทำให้มันเร่งความเร็วอย่างหายนะเหมือนกับแผ่นดินถล่ม” เขากล่าวเสริม ข้อมูลยากที่จะได้รับอย่างไรก็ตาม
การรับข้อมูลเกี่ยวกับการลากตัวของธารน้ำแข็งในสนามเป็นเรื่องยากมาก ตัวอย่างเช่น การเจาะลงไปที่ก้นน้ำแข็งเพื่อทำการวัด จะเปลี่ยนธรรมชาติของส่วนต่อประสานระหว่างธารน้ำแข็งและพื้นน้ำแข็ง
ด้วยวิธีการที่แตกต่างออกไป ได้จำลองธารน้ำแข็งของพวกเขาเองในห้องแล็บ ในปี 2009
ได้สร้างอุปกรณ์ตัดวงแหวนที่มีวงแหวนน้ำแข็งหนา 20 ซม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.9 ม. ที่สามารถหมุนด้วยความเร็วระหว่าง 0.3–3048 เมตรต่อปีบนวัสดุพิมพ์ที่เลือก เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นภายในเครื่องอัดไฮดรอลิกที่สามารถบีบน้ำแข็งเพื่อจำลองน้ำหนักของธารน้ำแข็งที่วางอยู่ซึ่งมีความหนา 244 เมตร
อุปกรณ์
ถูกจัดเก็บไว้ในช่องแช่แข็งแบบวอล์กอิน โดยมีวงแหวนล้อมรอบด้วยของไหลที่หมุนเวียนซึ่งทำให้น้ำแข็งอยู่ที่จุดหลอมเหลว ดังนั้นมันจึงเลื่อนไปตามฟิล์มน้ำบางๆ เช่นเดียวกับธารน้ำแข็งที่ไหลอย่างรวดเร็วทั่วไป สำหรับฐานจำลองใต้น้ำแข็ง นักวิจัยใช้ธารน้ำแข็งจริงจนส่วนผสมของโคลน ทราย
และอนุภาคหินขนาดใหญ่ขึ้นอย่างถูกต้อง“เราติดตามความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างการลากที่ยึดน้ำแข็งไว้ที่ด้านล่างของธารน้ำแข็งและว่าธารน้ำแข็งจะเลื่อนลงมาเร็วแค่ไหน” “นั่นรวมถึงการศึกษาผลกระทบของความแตกต่างระหว่างแรงดันน้ำแข็งบนเตียงและแรงดันน้ำในรูพรุนของไถพรวน
ซึ่งเป็นตัวแปรที่เรียกว่า ‘แรงดันที่มีประสิทธิภาพ’ ที่ควบคุมแรงเสียดทาน” กลไกการลื่นที่โดดเด่นจากการทดลองของพวกเขา ทั้งคู่พบว่าธารน้ำแข็งเคลื่อนตัวบนยอดตะกอนที่อ่อนนุ่มด้วยความเร็วที่ช้าลง แต่เมื่อพวกมันถึงระดับความเร็วที่กำหนด พวกมันจะเริ่มเปลี่ยนรูปร่างของตะกอนที่อยู่ด้านล่าง
ซึ่งเป็นกระบวนการที่จะกลายเป็นกลไกการลื่นไถลที่โดดเด่น“เราสามารถให้เหตุผลเชิงกลว่าการเปลี่ยนแปลงนี้จะเกิดขึ้นเมื่อใด และยังให้สมการทั่วไปที่สามารถนำมาใช้ในแบบจำลองแผ่นน้ำแข็งเพื่อจำลองกระบวนการนี้” โดยอธิบายว่าแรงดันที่มีประสิทธิภาพคือสิ่งที่ควบคุม
ความแข็งแรงของชั้นตะกอนและผลจากการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของชั้นตะกอนที่เปลี่ยนการลากของธารน้ำแข็งเมื่อรวมกับสมการที่เทียบเท่ากันสำหรับการเคลื่อนตัวของธารน้ำแข็งเหนือพื้นแข็ง การค้นพบของนักวิจัยมีศักยภาพที่จะใช้ในการสร้างกฎการลื่นไถลทั่วไปที่สามารถใช้ได้กับแบบจำลองการไหล
ของธารน้ำแข็งทั้งหมด โดยขจัดความไม่แน่นอนก่อนหน้านี้ออกไปอัตราการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น”“แบบจำลองแผ่นน้ำแข็งที่ใช้ความสัมพันธ์แบบสลิปใหม่ของเรามีแนวโน้มที่จะคาดการณ์การปล่อยน้ำแข็งที่สูงขึ้นสู่มหาสมุทร และอัตราการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น
มากกว่ากฎหมายการลื่นไถลที่ใช้ในปัจจุบันในแบบจำลองแผ่นน้ำแข็งส่วนใหญ่” ไอเวอร์สันกล่าวเสริม
นักธรณีฟิสิกส์จาก ชื่นชมผลงานชิ้นนี้ โดยสังเกตว่าแบบจำลองอื่นๆ “มีช่วงเวลาที่ยากลำบากอย่างฉาวโฉ่กับ […] กระบวนการที่มีขอบเขต และส่วนใหญ่ยังคงใช้กฎสำหรับการเคลื่อนที่ฐาน
ที่ไม่ได้
รับการสนับสนุนจากการสังเกต”“หนึ่งในปัญหาที่ยากที่สุดในวิชาธารน้ำแข็งคือวิธีทำให้แผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่เคลื่อนที่เป็นพาราเมตริก” ฮิลมาร์ กุ๊ดมุนด์สันนักธารน้ำแข็งจากมหาวิทยาลัยนอร์ธัมเบรีย กล่าว “ในอดีตมีข้อโต้แย้งมากมายที่มุ่งเน้นไปที่การเลื่อนฐานเป็นกระบวนการหนืด
หรือเป็นพลาสติก งานใหม่นี้ชี้ให้เห็นว่ากระบวนการทั้งสองเป็นไปได้: ที่ความเร็วการเลื่อนต่ำ เราจะมีขีดจำกัดความหนืด ที่ความเร็วสูง เราถึงขีดจำกัดพลาสติก”ได้รับข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเมื่อการศึกษาเบื้องต้นเสร็จสมบูรณ์แล้ว นักวิจัยกำลังมองหาข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับอัตราการเปลี่ยนรูปของตะกอน
“การพัฒนาความสัมพันธ์ที่ช่วยให้เราสามารถประเมินอัตราการเปลี่ยนรูปของตะกอนที่ฐานของธารน้ำแข็งได้ จะทำให้เราขาดข้อมูลที่ขาดหายไปในการประมาณว่าธารน้ำแข็งต้องใช้เวลานานแค่ไหนในการสร้างและทำลายธรณีสัณฐาน” เช่นที่พบในยุโรป อเมริกาเหนือ และฐานของแอนตาร์กติกา กล่าว
“การใช้อุปกรณ์ ใหม่กับห้องตัวอย่างแบบโปร่งใส เราสามารถสังเกตสิ่งนี้ได้โดยตรง”ที่เปลี่ยนแปลงเมื่อตัวแปรต่างๆ เช่น ความเร็วของน้ำแข็งและการเปลี่ยนแปลงความดันที่มีประสิทธิภาพ
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
