Investigadores de la Universidad de Aalto han encontrado pruebas contundentes de que el hielo caliente, es decir, el hielo con una temperatura muy cercana a cero grados Celsius:puede fracturarse de manera diferente en comparación con los tipos de hielo que se estudian típicamente en los laboratorios o en la naturaleza. Un nuevo estudio publicado en La criosfera echa un vistazo más de cerca al fenómeno, Estudió en el tanque de hielo interior más grande del mundo en el campus de Aalto.

Comprender cómo se rompe el hielo es crucial para garantizar puertos y puentes seguros en climas fríos. así como el transporte a través de regiones históricamente cubiertas de hielo. A medida que el calentamiento global trae cambios a las condiciones estacionales antes predecibles, las reglas que sustentan la ingeniería de infraestructura se están probando a través de fronteras y continentes.

"Necesitamos estudiar el hielo caliente porque es lo que estamos viendo en la naturaleza; el calentamiento global está ocurriendo. Las propiedades mecánicas del hielo y cómo responde a la fuerza pueden ser fundamentalmente diferentes cuando está caliente en lugar de frío". como lo estudiamos tradicionalmente, "dice Iman El Gharamti, autor principal del artículo y estudiante de doctorado en la Universidad de Aalto.

Para estudiar cómo el hielo caliente responde a rondas de fuerza repetidas, conocidas en el campo como carga mecánica cíclica, que simula las condiciones de la naturaleza; el equipo utilizó el tanque de hielo de la Universidad de Aalto. Mide 40 metros de ancho por 40 metros de largo, la cuenca de 2,8 m de profundidad se considera la más grande de su tipo en el mundo.

Típicamente, las fracturas de hielo se estudian a pequeña escala, a menudo solo de 10 a 20 centímetros de largo, a temperaturas de -10 grados Celsius o más frías. En este estudio, El equipo usó capas de hielo de agua dulce de más de un pie de espesor que medían 3 por 6 metros. También controlaron con precisión la temperatura del aire ambiente, y el hielo estaba, en términos congelados, cálido a una temperatura agradable de -0,3 grados Celsius.

Con un dispositivo de carga hidráulico, el equipo aplicó múltiples rondas de carga y descarga en el hielo. El conocimiento actual en el campo sugiere que el hielo mostrará una recuperación viscoelástica, separada de la respuesta elástica inmediata, está relacionado con el tiempo, respuesta elástica retardada:entre cargas, al menos hasta que se le indique al dispositivo que ejerza la fuerza suficiente para partir completamente el hielo.

En las condiciones previstas, sin embargo, el hielo se comportó de una manera inesperada:mostró cierta recuperación elástica pero ninguna recuperación viscoelástica significativa en absoluto. De hecho, el hielo se deformó permanentemente.

"Lo que normalmente vemos entre cargas mecánicas es que el hielo se recupera, vuelve a su formación normal hasta que aplicamos intencionalmente tanta fuerza que se agrieta de forma permanente. En nuestra investigación, el hielo se deformaba cada vez más después de cada carga y no detectamos una recuperación elástica retrasada significativa, "explica El Gharamti.

El principal factor que contribuye parece ser la temperatura del hielo. Esta investigación es la primera en demostrar que el hielo caliente puede comportarse de una manera fundamentalmente diferente a la del hielo frío que se estudia normalmente.

"El hecho de que el hielo no mostró una respuesta elástica retrasada no se ajusta a nuestra comprensión convencional de cómo el hielo hace frente a las rondas de fuerza repetidas. Creemos que esto se debe a cómo se comporta el nivel granular del hielo cuando está caliente, pero aún tenemos que investigar más para saber qué está pasando, "dice Jukka Tuhkuri, profesor de mecánica de sólidos en la Universidad de Aalto.

Dado que se esperan cada vez más condiciones más cálidas en regiones previamente frías como los Grandes Lagos o el Mar Báltico, una de las áreas marinas más concurridas del mundo, Tuhkuri dice que es crucial comprender la mecánica del hielo cálido.

"Una medición de la carga de hielo a largo plazo en un rompehielos en el Mar Báltico ha demostrado anteriormente, asombrosamente, que la mayor carga de hielo ocurrió durante la primavera, cuando el clima se calienta. Si nuestros barcos e infraestructura, como puentes y turbinas eólicas, se han diseñado para temporadas bastante predecibles, necesitamos saber qué sucede cuando el calentamiento global trae nuevas condiciones. Parece que las viejas reglas no se mantienen, "Tuhkuri dice.

Los resultados se publicarán en La criosfera .