Během 27 dní urazil přes tisíc kilometrů, pronikl až 17 kilometrů pod Dotsonův šelf a sonarem odhalil krajinu, jakou vědci dosud neviděli: obrovské terasy, klikaté stupně, hluboké trhliny a desítky metrů široké prohlubně ve tvaru kapek. Když se o dva roky později vrátil, aby ukázal, jak se tento skrytý svět změnil, z poslední mise se už nevynořil.
Data, která po sobě zanechal, ale ukazují něco možná ještě důležitějšího – oceán nerozpouští Antarktidu rovnoměrně. Do jejího spodního povrchu vyřezává složitou krajinu, jejímž pravidlům zatím úplně nerozumíme.
Pod ledem je místo, kam GPS ani satelit nedohlédnou
Dotson Ice Shelf leží v oblasti Amundsenova moře v západní Antarktidě. Jde o plovoucí pokračování pevninského ledovce: led přitékající z kontinentu se dostane nad moře, ale zůstává stále připojený k ledovému masivu na pevnině.
Právě šelfové ledovce jsou pro vývoj Antarktidy mimořádně důležité. Samy už plavou, takže jejich roztání nezvedá hladinu oceánu stejným způsobem jako tání ledu ležícího na souši. Fungují ale jako mechanické opěry, které zpomalují proudění pevninského ledu do oceánu. Jejich zeslabení proto může nepřímo urychlovat ztrátu ledu z kontinentu. Oblast Amundsenova moře navíc patří k částem západní Antarktidy, kde je úbytek ledu silně ovlivňován relativně teplou hlubokou oceánskou vodou pronikající pod ledové šelfy.
Problém spočívá v tom, že právě místo, kde oceán s ledem reaguje, je velmi obtížné pozorovat. Satelity dokonale sledují povrch. Radary mohou poskytovat informace o tloušťce ledu. Lodě dokážou měřit oceán před jeho okrajem.
Ale stovky metrů pod ledovou střechou už nefunguje GPS, spojení s mateřskou lodí je omezené a žádná posádka tam nemůže jednoduše vplout. Proto vznikl Ran.
Sedm metrů dlouhý robot měl pod ledem jen sám sebe
Ran byl autonomní podvodní prostředek typu AUV. Na rozdíl od dálkově řízeného robota za sebou netahal kabel a během dlouhých výprav neměl nepřetržité spojení s lidmi na hladině.
Výzkumníci mu předem naprogramovali trasu. Potom zmizel pod ledem a pomocí vlastního navigačního systému musel určit polohu, vyhnout se překážkám, provést měření a najít cestu zpět do otevřené vody. Při misích pod antarktickým ledem se přitom pohyboval pod vrstvou silnou přibližně 200 až 500 metrů.
Roku 2022 dostal mimořádně ambiciózní úkol.
Měl vplout do dutiny pod Dotsonovým šelfovým ledovcem a zespodu skenovat led vícepaprskovým sonarem. Namísto pohledu dolů na mořské dno se tedy díval nahoru na ledový strop.
Celkem pracoval 27 dní, urazil více než 1 000 kilometrů a dostal se až 17 kilometrů od okraje pod šelf. Sonar běžně pracoval přibližně 50 metrů od ledu. Některé jednotlivé mise trvaly déle než 24 hodin, během nichž lidé nemohli dělat nic jiného než čekat, zda se robot znovu objeví.
Vedoucí výzkumu Anna Wåhlin později přirovnala výsledný pohled k okamžiku, kdy poprvé spatříme odvrácenou stranu Měsíce. Protože místo relativně hladké spodní plochy našli něco úplně jiného.
Led měl zespodu terasy široké dva kilometry
Východní a centrální oblasti Dotsonova šelfu byly pokryty rozsáhlými plochými terasami.
Jednotlivé stupně měřily zhruba 200 až 2 000 metrů na šířku a oddělovaly je prudší ledové stěny vysoké přibližně půl metru až pět metrů. Místy bylo nad sebou několik úrovní, takže spodní strana ledovce připomínala obrovské schodiště obrácené stropem k oceánu.
Jejich hrany navíc netvořily jednoduché přímky.
Kroutily se do oblouků a vírů. Sousední terasy často měly podobné zakřivení, což naznačovalo, že nejde o náhodné praskání ledu, ale o výsledek nějakého organizovaného fyzikálního procesu.
Autoři studie uvažovali o pomalém tání spojeném s konvekcí a epizodickými průniky teplejší vody. Některé struktury mohou být jakýmsi dlouhodobým záznamem podmínek, které se pod ledem střídaly. Pak Ran připlul dál na západ. A spodní krajina se změnila.
MOHLO BY SE VÁM RAKÉ LÍBIT
V ledu se objevily obrovské kapky
Západní část Dotsonova šelfu byla podstatně hladší a silněji erodovaná. Právě tudy proudila rychlejší voda obohacená o vodu z tajícího ledu. A v tomto prostředí sonar zachytil něco, co autoři studie označili za enigmatické útvary ve tvaru kapek.
Nešlo o drobné důlky.
Jejich průměrná šířka byla přibližně 68 metrů, jednotlivé útvary měly 20 až 170 metrů a průměrný výškový rozdíl činil kolem 14 metrů. Objevovaly se ve skupinách a byly orientované specifickým způsobem vůči převládajícímu proudění vody.
Ještě zajímavější bylo, že se v klidnějších částech šelfu nevyskytovaly. Kapkovité prohlubně byly spojeny právě s rychle proudící západní oblastí. To vědcům poskytlo stopu.
Možná do ledu kreslí samotná rotace Země
Pod Dotsonovým šelfem teče voda podél ledového povrchu. Přímo u hranice s ledem je ale její pohyb brzděn třením. Současně na proudění působí Coriolisův efekt vyvolaný rotací Země.
Výsledkem může být Ekmanova vrstva, v níž se směr proudění s vzdáleností od pevného povrchu postupně stáčí.
Autoři práce navrhli, že právě tato kombinace může vysvětlovat asymetrický tvar záhadných kapek. Pokud na jednom místě u ledového povrchu vznikne intenzivnější turbulentní proud nebo přísun tepla, nerozšiřuje se podle jejich hypotézy jednoduše rovně po směru hlavního proudu. V několik metrů silné hraniční vrstvě se nejprve stáčí a až dále se přibližuje směru okolního proudění.
Led by se tak mohl rozpouštět do charakteristického protáhlého tvaru. Je to elegantní vysvětlení. Ale pořád jde o hypotézu, nikoli definitivně vyřešený mechanismus. Samotný tým zdůraznil, že některé nalezené struktury současné modely tání ledovců nedokážou reprodukovat. A právě to je jeden z nejdůležitějších výsledků celé mise.
Antarktický led zespodu netaje jako kostka ledu ve sklenici
Když si představíme tání, intuitivně očekáváme, že teplejší voda bude led jednoduše ukusovat rychleji a studenější pomaleji. Pod ledovým šelfem je ale situace mnohem komplikovanější. Roli hraje teplota a slanost vody, rychlost a směr proudění, turbulence, geometrie samotného ledu, konvekce, trhliny a také reliéf mořského dna, který řídí cestu oceánských proudů.
Ran například zjistil, že západní část Dotsonova šelfu je silně ovlivňována rychlejším proudem, zatímco centrální a východní oblasti mají jiný režim tání. Výzkumníci také viděli výrazné tání v trhlinách prostupujících celou tloušťkou šelfu.
Pozdější nezávislý výzkum s jiným autonomním strojem, AutoSub Long Range, ještě zvýraznil, jak členité prostředí pod Dotsonem je. Na více než 100 kilometrech tras naměřil velmi nerovnoměrnou turbulenci. Silnější promíchávání vody se soustřeďovalo například do míst s prudším mořským dnem, rychlejším prouděním a velkým vertikálním střihem proudu.
Průměrné vertikální toky tepla byly poměrně malé, ale lokální maxima dosahovala až 52 wattů na metr čtvereční. Autoři navíc zjistili, že teplá hluboká voda může při cestě k takzvané grounding line – místu, kde se pevninský led začíná zvedat z podloží a plavat – ztrácet turbulentním promícháváním překvapivě málo svého tepla.
Jinými slovy, značná část tepelné energie může dorazit právě tam, kde může ledovec ovlivnit nejcitlivěji.
MOHLO BY SE VÁM RAKÉ LÍBIT
Pak se Ran vrátil, aby stejnou krajinu uviděl podruhé
Jednorázová mapa je fascinující. Pro klimatologii je ale ještě cennější možnost zmapovat stejné místo znovu. Kdyby se podařilo porovnat detailní sonarový obraz z roku 2022 s novým snímkováním o dva roky později, vědci by mohli přímo sledovat, jak rychle jednotlivé terasy, prohlubně a trhliny mění tvar.
Proto se tým v lednu 2024 do oblasti vrátil. Podle pozdějšího shrnutí University of Gothenburg se podařilo zopakovat jeden ponor pod Dotsonovým šelfem. Potom Ran vyrazil na další misi. Tentokrát čekali marně. Robot se na naprogramovaném místě setkání neobjevil.
Loď čekala. Pak začalo pátrání
Ztráta autonomního podvodního prostředku pod stovkami metrů ledu je úplně jiná situace než porucha robota na otevřeném moři. Poslední trasu nelze jednoduše zobrazit pomocí GPS. Nelze za ním poslat potápěče. A často ani není přesně známo, co se pod ledem nachází.
Výzkumná loď proto odložila odjezd a začalo pátrání pomocí akustických systémů, vrtulníku a dronů. Nic se nenašlo. Jakmile se vyčerpaly baterie, možnost zachytit Ranův signál prakticky zmizela.
Anna Wåhlin situaci popsala přirovnáním k hledání jehly v kupce sena – jenže bez znalosti toho, kde vlastně ona kupka sena leží. Příčina ztráty není známá.
Robot se mohl dostat do kontaktu s ledem nebo dnem, mohl narazit na neočekávanou překážku, mohla selhat navigace či jiná část systému. Univerzita pouze uvedla, že se pod ledem stalo něco neočekávaného, co mu zabránilo dostat se ven.
A tím také končí vědecky podložená část záhady. Neexistuje důkaz, že Ran zmizel kvůli podivným útvarům, které předtím objevil. Tyto dvě události spojuje místo a výzkumný program, nikoli známá příčinná souvislost.
Ran už předtím absolvoval přes čtyřicet misí pod ledem
Právě proto byla jeho ztráta tak citelná.
Nešlo o experimentální prototyp vyslaný poprvé do neznáma. Tým měl zkušenosti z více než 40 misí pod ledem a Ran se už roku 2019 stal prvním autonomním robotem, který pronikl pod část nedalekého Thwaitesova ledovce.
Byl jedním z velmi malého počtu výzkumných AUV na světě schopných takto náročných podledových operací. Při pořízení stál desítky milionů švédských korun a šest let sbíral data v prostředích, do nichž se jinak prakticky nedá dostat.
Výzkumníci přitom riziko znali.
Wåhlin po ztrátě robota připomněla, že právě možnost, že se jednou z podobné mise nevrátí, patřila k ceně za získávání unikátních dat. Později dodala, že takový konec je podle ní vlastně lepší než nechat technologii zestárnout nevyužitou v garáži. Ran tedy zmizel při práci, pro kterou byl postaven.
Jeho poslední velká mapa ukázala, jak málo o spodní straně Antarktidy víme
Na celé historii je možná nejpodivnější, že robot neobjevil nějaký osamělý bizarní útvar. Objevil celý typ krajiny, který jsme dosud téměř neviděli.
Satelit může zaznamenat změnu výšky ledovce. Může ukázat rychlost jeho pohybu. Může sledovat vznik některých trhlin. Ale řada útvarů zmapovaných Ranem se na povrchu vůbec neprojevovala. Vysoké rozlišení vícepaprskového sonaru odhalilo topografii, kterou nebylo možné jednoduše odvodit z toho, co vidíme shora.
To má zásadní význam pro modely.
Pokud spodní stranu šelfu aproximujeme jako relativně hladký povrch, přestože ji ve skutečnosti tvoří stupně, stěny, prohlubně, kanály a trhliny, může se lišit i způsob, jakým model vypočítá proudění vody a přenos tepla.
A právě schopnost předpovědět budoucnost západoantarktického ledového štítu závisí mimo jiné na tom, zda správně pochopíme, jak oceán ničí jeho plovoucí opory zezdola.
Příběh Ranu ale nekončí pod ledem
Ztracený robot se pravděpodobně nikdy nenajde. Jeho jméno však bude pokračovat. University of Gothenburg už objednala nástupce nazvaného Ran II. Podle současného plánu má být nový AUV dodán v zimě 2026/2027 a má mít podobné výzkumné schopnosti jako jeho předchůdce, ale vylepšenou navigaci, bezpečnostní systémy a robustnější podporu rozhodování v krizových situacích.
Je docela možné, že se jednoho dne vydá i do míst, odkud se první Ran nevrátil.Ne proto, aby hledal svého předchůdce. Ale aby pokračoval v otázce, kterou jeho sonar otevřel.
Co přesně vytváří skryté terasy? Jak rychle se mění kapkovité prohlubně? Co dělají oceánské proudy v kilometrech prostoru, kam nevidí žádný satelit? A kolik dalších struktur pod antarktickým ledem existuje, aniž bychom o nich zatím měli tušení?
Pod Antarktidou není prázdno
Při pohledu na bílou mapu jižního pólu je snadné představit si led jako obrovský jednolitý blok. Ran ukázal pravý opak.
Na hranici ledu a oceánu existuje aktivní svět, kde teplá slaná voda proudí úzkými cestami, stáčí se, mísí, proniká do trhlin a pomalu mění geometrii ledovce. Výsledkem je terén s vlastními stupni, stěnami, propadlinami a podivnými tvary, které mohou uchovávat historii předchozího tání.
Část této historie přežila v datech robota, který ji poprvé zmapoval. Samotný Ran zůstal někde v temnotě pod ledem. A možná právě jeho osud nejlépe ukazuje, proč jsme tento svět tak dlouho neznali.
Není vzdálený miliony kilometrů. Je na Zemi. Jen mezi námi a ním leží několik set metrů antarktického ledu.
Věděli jste, že…
…jméno Ran pochází ze severské mytologie? Rán byla mořská bohyně spojovaná s oceánem a podle starých příběhů chytala námořníky do své sítě a stahovala je pod hladinu. Když University of Gothenburg pojmenovala svůj autonomní podvodní prostředek, šlo o velmi příhodné jméno pro stroj určený k průzkumu oceánu. Jeho konec pod antarktickým ledem mu ovšem zpětně dodal až znepokojivě přesnou symboliku. Univerzita nyní tuto tradici zachovává názvem jeho nástupce – Ran II.
MOHLO BY SE VÁM RAKÉ LÍBIT
Zdroje: Kód Enigma [1], Science Advances – Swirls and scoops: Ice-base melt revealed by multibeam imagery of an Antarctic ice shelf [2], University of Gothenburg – A whole new view on glacier melting in Antarctica [3], University of Gothenburg – Underwater vehicle gone missing under a glacier [4], Ocean Science – Observations of turbulent mixing in the Dotson Ice Shelf cavity [5], University of Gothenburg – Replacement for lost AUV Ran is on its way [6]. img AI generated
