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Credit: Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Dr. Kelly Brunt |
Desde arriba, la capa de hielo antártica puede parecer un manto de hielo tranquilo y perpetuo que ha cubierto la Antártida durante millones de años. Pero la capa de hielo puede tener miles de metros de profundidad en su punto más grueso, y esconde cientos de lagos de agua derretida donde su base se encuentra con el lecho de roca del continente. En las profundidades de la superficie, algunos de estos lagos se llenan y drenan continuamente a través de un sistema de vías fluviales que acaban desembocando en el océano.
Ahora, con el instrumento láser de observación de la Tierra más avanzado que la NASA ha lanzado al espacio, los científicos han mejorado sus mapas de estos sistemas lacustres ocultos bajo la capa de hielo de la Antártida Occidental, y han descubierto dos más de estos lagos subglaciales activos.
El nuevo estudio proporciona una visión crítica para detectar nuevos lagos subglaciales desde el espacio, así como para evaluar cómo este sistema de tuberías ocultas influye en la velocidad a la que el hielo se desliza en el Océano Austral, añadiendo agua dulce que puede alterar su circulación y los ecosistemas.
El Satélite de Hielo, Nubes y Elevación Terrestre 2 de la NASA, o ICESat-2, permitió a los científicos cartografiar con precisión los lagos subglaciales. El satélite mide la altura de la superficie del hielo, que, a pesar de su enorme grosor, sube o baja a medida que los lagos se llenan o vacían bajo la capa de hielo.
El estudio, publicado el 7 de julio en Geophysical Research Letters, integra los datos de altura del predecesor del ICESat-2, la misión original del ICESat, así como del satélite de la Agencia Espacial Europea dedicado a vigilar el espesor del hielo polar, el CryoSat-2.
Los sistemas hidrológicos bajo la capa de hielo de la Antártida han sido un misterio durante décadas. Eso empezó a cambiar en 2007, cuando Helen Amanda Fricker, glacióloga del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego, hizo un avance que ayudó a actualizar la comprensión clásica de los lagos subglaciales de la Antártida.
Utilizando datos del ICESat original de 2007, Fricker descubrió por primera vez que bajo las rápidas corrientes de hielo de la Antártida hay toda una red de lagos que se conectan entre sí, llenándose y vaciándose activamente con el tiempo. Antes se pensaba que estos lagos mantenían el agua de deshielo de forma estática, sin llenarse ni drenarse.
"El descubrimiento de estos sistemas interconectados de lagos en la interfaz del lecho de hielo que mueven el agua, con todas estas repercusiones en la glaciología, la microbiología y la oceanografía, fue un gran descubrimiento de la misión ICESat", dijo Matthew Siegfried, profesor asistente de geofísica en la Escuela de Minas de Colorado, Golden, Colorado, e investigador principal del nuevo estudio. "El ICESat-2 es como ponerse las gafas después de usar el ICESat, los datos son de tan alta precisión que realmente podemos empezar a trazar los límites del lago en la superficie".
Los científicos han planteado la hipótesis de que el intercambio de agua subglacial en la Antártida es el resultado de una combinación de factores, entre los que se incluyen las fluctuaciones de la presión ejercida por el enorme peso del hielo que hay encima, la fricción entre el lecho de la capa de hielo y las rocas que hay debajo, y el calor que sube desde la Tierra por debajo y que está aislado por el grosor del hielo. Esto contrasta con la capa de hielo de Groenlandia, donde los lagos del lecho de hielo se llenan de agua derretida que se ha drenado a través de grietas y agujeros en la superficie.
Para estudiar las regiones en las que los lagos subglaciales se llenan y drenan con mayor frecuencia con datos satelitales, Siegfried trabajó con Fricker, quien desempeñó un papel clave en el diseño de la forma en que la misión ICESat-2 observa el hielo polar desde el espacio.
La nueva investigación de Siegfried y Fricker muestra que un grupo de lagos, entre los que se encuentran los lagos Conway y Mercer, situados bajo las corrientes de hielo Mercer y Whillans en la Antártida Occidental, están experimentando un periodo de drenaje por tercera vez desde que la misión original del ICESat comenzó a medir los cambios de elevación en la superficie de la capa de hielo en 2003. Los dos lagos recién descubiertos también se encuentran en esta región.
Además de proporcionar datos vitales, el estudio también reveló que los contornos o límites de los lagos pueden cambiar gradualmente a medida que el agua entra y sale de los embalses.
"En realidad, estamos cartografiando las anomalías de altura que existen en este punto", dijo Siegfried. "Si hay lagos que se llenan y se drenan, los detectaremos con el ICESat-2".
Ayudándonos a observar bajo la capa de hielo
Las mediciones precisas del agua de deshielo basal son cruciales si los científicos quieren comprender mejor el sistema de fontanería subglacial de la Antártida, y cómo toda esa agua dulce podría alterar la velocidad de la capa de hielo por encima o la circulación del océano al que finalmente fluye.
La capa de hielo de la Antártida, una enorme capa de hielo en forma de cúpula que cubre la mayor parte del continente, fluye lentamente hacia el exterior desde la región central del continente como una miel súper espesa. Pero a medida que el hielo se acerca a la costa, su velocidad cambia drásticamente, convirtiéndose en corrientes de hielo similares a ríos que canalizan el hielo rápidamente hacia el océano con velocidades de hasta varios metros por día. La rapidez o lentitud con que se mueve el hielo depende en parte de la forma en que el agua de deshielo lubrica la capa de hielo al deslizarse sobre el lecho rocoso subyacente.
A medida que la capa de hielo se desplaza, sufre grietas, hendiduras y otras imperfecciones. Cuando los lagos bajo el hielo ganan o pierden agua, también deforman la superficie helada de arriba. Grande o pequeño, el ICESat-2 cartografía estos cambios de elevación con una precisión de unos pocos centímetros mediante un sistema de altímetro láser que puede medir la superficie de la Tierra con un detalle sin precedentes.
El seguimiento de estos complejos procesos con misiones satelitales a largo plazo proporcionará información crucial sobre el destino de la capa de hielo. Una parte importante de lo que los glaciólogos han descubierto sobre las capas de hielo en los últimos 20 años procede de las observaciones de cómo está cambiando el hielo polar en respuesta al calentamiento de la atmósfera y el océano, pero los procesos ocultos, como la forma en que los sistemas lacustres transportan el agua bajo el hielo, también serán clave en los futuros estudios de la capa de hielo antártica, dijo Fricker.
"Se trata de procesos que ocurren bajo la Antártida y de los que no tendríamos ni idea si no tuviéramos datos satelitales", dijo Fricker, destacando cómo su descubrimiento de 2007 permitió a los glaciólogos confirmar que el sistema oculto de cañerías de la Antártida transporta agua mucho más rápidamente de lo que se pensaba. "Hemos estado luchando por conseguir buenas predicciones sobre el futuro de la Antártida, e instrumentos como el ICESat-2 nos están ayudando a observar a la escala del proceso".
Un sistema de agua conectado a todo el sistema terrestre
La forma en que el agua dulce de la capa de hielo puede influir en la circulación del Océano Austral y sus ecosistemas marinos es uno de los secretos mejor guardados de la Antártida. Dado que la hidrología subglacial del continente desempeña un papel fundamental en el movimiento de esa agua, Siegfried también destacó la conexión de la capa de hielo con el resto del planeta.
"No estamos hablando sólo de la capa de hielo", dijo Siegfried. "Realmente estamos hablando de un sistema de agua que está conectado con todo el sistema de la Tierra".
Recientemente, Fricker y otro equipo de científicos exploraron esta conexión entre el agua dulce y el Océano Austral, pero esta vez observando los lagos cercanos a la superficie de una plataforma de hielo, una gran losa de hielo que flota en el océano como una extensión de la capa de hielo. Su estudio informó de que un gran lago cubierto de hielo se derrumbó abruptamente en 2019 después de que se abriera una grieta o fractura desde el fondo del lago hasta la base de la plataforma de hielo Amery en la Antártida Oriental.
Con datos del ICESat-2, el equipo analizó el escarpado cambio en el paisaje de la plataforma de hielo. El evento dejó una dolina, o sumidero, una dramática depresión de unas cuatro millas cuadradas (unos 10 kilómetros cuadrados), o más de tres veces el tamaño del Central Park de Nueva York. La grieta canalizó casi 200.000 millones de galones de agua dulce desde la superficie de la plataforma de hielo hacia el océano en tres días.
Durante el verano, miles de lagos de agua derretida de color turquesa adornan la superficie blanca y brillante de las plataformas de hielo de la Antártida. Pero este acontecimiento abrupto se produjo en pleno invierno, cuando los científicos esperan que el agua de la superficie de la plataforma de hielo esté completamente congelada. Dado que el ICESat-2 orbita la Tierra repitiendo exactamente las huellas terrestres, sus rayos láser pueden mostrar el espectacular cambio en el terreno antes y después de que el lago se drenara, incluso durante la oscuridad del invierno polar.
Roland Warner, glaciólogo de la Asociación del Programa Antártico Australiano de la Universidad de Tasmania y autor principal del estudio, fue el primero en detectar la plataforma de hielo marcada en las imágenes del Landsat 8, una misión conjunta de la NASA y el Servicio Geológico de Estados Unidos. Lo más probable es que el drenaje se debiera a un proceso de hidrofractura en el que la masa de agua del lago provocó una grieta en la superficie que atravesó la plataforma de hielo hasta llegar al océano, explicó Warner.
"Debido a la pérdida de este peso de agua en la superficie de la plataforma de hielo flotante, toda la cosa se dobla hacia arriba centrada en el lago", dijo Warner. "Eso es algo que habría sido difícil de averiguar simplemente mirando las imágenes del satélite".
Los lagos y arroyos de agua de deshielo en las plataformas de hielo de la Antártida son comunes durante los meses más cálidos. Y dado que los científicos esperan que estos lagos de agua de deshielo sean más comunes a medida que se calienta la temperatura del aire, el riesgo de hidrofractura también podría aumentar en las próximas décadas. Aun así, el equipo concluyó que es demasiado pronto para determinar si el calentamiento del clima de la Antártida causó la desaparición del lago observado en la plataforma de hielo Amery.
Ser testigo de la formación de una dolina con datos altimétricos fue una oportunidad única, pero también es el tipo de evento que los glaciólogos necesitan analizar para estudiar toda la dinámica del hielo que es relevante en los modelos de la Antártida.
"Hemos aprendido tanto sobre los procesos dinámicos de la capa de hielo gracias a la altimetría por satélite, que es vital que planifiquemos la próxima generación de satélites altimétricos para continuar con este registro", dijo Fricker.
Fuentes, creditos y referencias:
Por Roberto Molar Candanosa Equipo de Noticias de Ciencias de la Tierra de la NASA
Fuente original aqui.