Ken Golden esparce tinte verde en un estanque de deshielo para probar la filtración del agua del estanque hacia las capas superiores del hielo marino. Crédito:Cortesía de Ken Golden / Universidad de Utah
Cuando llega la primavera al Ártico, la ruptura de las capas de hielo del frío invierno comienza en la superficie con la formación de estanques de deshielo. Estos charcos de nieve y hielo derretidos oscurecen la superficie del hielo, aumentando la cantidad de energía solar que absorbe la capa de hielo y acelerando el derretimiento. Un equipo que incluye al matemático de la Universidad de Utah Kenneth Golden ha determinado cómo se forman estos estanques de deshielo, resolviendo un misterio paradójico de cómo un charco de agua se asienta sobre hielo altamente poroso. Sus resultados se publican en Revista de Investigación Geofísica - Océanos .
"Aquí se nos presenta este rompecabezas fundamental, "Dice Golden." ¿Cómo diablos se forman estanques? Cuando se forman que tan profundos son, y su extensión de área es absolutamente crítica para cómo se derretirá el hielo ".
Golden estudia la dinámica del hielo marino, que es un sistema compuesto de sólidos y líquidos de diferente salinidad y química. Los estanques de deshielo son un foco de su investigación porque afectan dramáticamente el albedo, o reflexividad, del hielo marino, uno de los parámetros más importantes en la modelización climática. También pueden permitir que penetre más luz a través del hielo, permitiendo que las algas proliferen en el agua de mar debajo.
En 2014, Dorado, junto con el primer autor del estudio, Chris Polashenski, del Laboratorio de Investigación e Ingeniería del Cuerpo de Ingenieros de las Regiones Frías del Ejército de EE. UU., y sus colegas viajaron a bordo del barco de la Guardia Costera de EE. UU. Healy hasta el mar de Chukchi, entre Alaska y Siberia, para investigar las floraciones masivas de algas debajo del hielo, que se había observado por primera vez en 2011. Como parte de su estudio, necesitaban medir la permeabilidad del hielo. La permeabilidad es una medida de qué tan bien los huecos y canales interconectados dentro de un material permiten que fluya el fluido.
Ken Golden perfora un núcleo de hielo marino para medir la permeabilidad a los fluidos del hielo poroso, mientras Chris Polashenski limpia el exceso de nieve y hielo. Crédito:Amanda Kowalski © Institución Oceanográfica Woods Hole
Su primer intento consistió en perforar un agujero en el hielo por debajo del "nivel de francobordo, "o nivel freático, para ver qué tan rápido el agua llenó el agujero de nuevo.
"Se llenó hasta el nivel del francobordo en aproximadamente un segundo y medio, "Golden dice, indicando que el hielo era demasiado permeable para realizar una medición. Próximo, el equipo trató de agregar agua al hoyo para ver qué tan rápido el nivel del agua se reequilibraba al nivel del francobordo. Planearon varios intentos, y noté que en el segundo intento, el nivel del agua descendió mucho más lentamente que en el primer intento.
"Y luego la tercera vez fue el encanto, "Dice Golden. El equipo vertió agua en el agujero y el nivel no bajó en absoluto." ¡Formamos un estanque de deshielo! ", Dice.
Un núcleo de hielo marino extraído de un área donde se extendió tinte verde sobre la nieve y la superficie del hielo. El tinte penetró bien en las capas superiores, pero luego se detuvo. Crédito:Ken Golden / Universidad de Utah
Intrigado, El equipo probó diferentes niveles de salinidad del agua en pozos y utilizó tintes para rastrear el progreso del agua a través del hielo. (El equipo usó colorante rojo y verde de la cocina de Healy, Golden dice). Toda su experimentación apuntó a un mecanismo claro para la formación de estanques de deshielo.
"El punto de congelación del agua de deshielo fresca de la nieve es cero grados Celsius, "Dice Golden." Pero el hielo en sí es quizás -1 o -1,5. El punto de congelación del agua de mar es -1,8. Así que básicamente, está recibiendo esta infusión de agua dulce y hay suficiente frío allí para tapar los poros. Estás reduciendo la permeabilidad del hielo mediante este proceso de congelación de los tapones de agua dulce en la microestructura porosa ". Con una menor permeabilidad, el agua de deshielo puede formar un charco sobre el hielo.
Otros, incluido Polashenski, había especulado que tal proceso podría estar detrás de la formación del estanque de deshielo, Golden dice, pero que su equipo estaba en el lugar correcto en el momento correcto con el equipo adecuado para armar la historia en el campo. Ojalá, él dice, Comprender las condiciones que conducen a la formación de estanques de deshielo puede ayudar a los científicos a predecir dónde y cuándo se pueden formar los estanques a medida que las temperaturas del Ártico continúan aumentando.
