Desde arriba, la capa de hielo de la Antártida puede parecer una calma, manto de hielo 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 de deshielo donde su base se encuentra con el lecho de roca del continente. Muy por debajo de la superficie algunos de estos lagos se llenan y drenan continuamente a través de un sistema de vías fluviales que eventualmente desembocan en el océano.

Ahora, con el instrumento láser de observación de la Tierra más avanzado que la NASA haya volado en el 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 información crítica para detectar nuevos lagos subglaciales desde el espacio, así como para evaluar cómo este sistema de tuberías oculto influye en la velocidad a la que el hielo se desliza hacia el Océano Austral, agregando agua dulce que pueda alterar su circulación y ecosistemas.

Hielo de la NASA, Satélite de elevación terrestre y de nubes 2, o ICESat-2, permitió a los científicos mapear con precisión los lagos subglaciales. El satélite mide la altura de la superficie del hielo, cuales, a pesar de su enorme espesor, sube o baja a medida que los lagos se llenan o se vacían debajo de la capa de hielo.

El estudio, publicado el 7 de julio en Cartas de investigación geofísica , integra datos de altura del predecesor de ICESat-2, la misión original de ICESat, así como el satélite de la Agencia Espacial Europea dedicado a monitorear el espesor del hielo polar, 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, glaciólogo del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego, hizo un gran avance que ayudó a actualizar la comprensión clásica de los lagos subglaciales en la Antártida.

Utilizando datos del ICESat original en 2007, Fricker descubrió por primera vez que, bajo las rápidas corrientes de hielo de la Antártida, toda una red de lagos se conectan entre sí, llenando y drenando activamente con el tiempo. Antes, Se pensaba que estos lagos mantenían el agua de deshielo de forma estática, sin llenar y sin escurrir.

"El descubrimiento de estos sistemas interconectados de lagos en la interfaz del lecho de hielo que mueven el agua, con todos estos impactos en la glaciología, microbiología, y oceanografía, que fue un gran descubrimiento de la misión ICESat, "dijo Matthew Siegfried, profesor asistente de geofísica en la Escuela de Minas de Colorado, Dorado, Colo. E investigador principal del nuevo estudio. "ICESat-2 es como ponerse las gafas después de usar 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, incluidas las fluctuaciones en la presión ejercida por el enorme peso del hielo encima, la fricción entre el lecho de la capa de hielo y las rocas debajo, y el calor que proviene de la Tierra que se encuentra debajo está aislado por el espesor del hielo. Ese es un marcado contraste con la capa de hielo de Groenlandia, donde los lagos en el lecho del hielo se llenan de agua de deshielo que se ha drenado a través de grietas y agujeros en la superficie.

Para estudiar las regiones donde 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, incluidos los lagos Conway y Mercer bajo los arroyos de hielo Mercer y Whillans en la Antártida Occidental, están experimentando un período de drenaje por tercera vez desde que la misión original 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.

"Realmente estamos mapeando cualquier anomalía de altura que exista en este punto, "Siegfried dijo." Si hay lagos llenándose y drenando, los detectaremos con ICESat-2 ".

'Ayudándonos a observar' debajo de la capa de hielo

Las mediciones precisas del agua de deshielo basal son cruciales si los científicos quieren obtener una mejor comprensión del sistema de tuberías subglaciales 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 en el que finalmente fluye.

Una enorme capa de hielo en forma de cúpula que cubre la mayor parte del continente, la capa de hielo de la Antártida fluye lentamente hacia afuera desde la región central del continente como miel súper espesa. Pero a medida que el hielo se acerca a la costa, su velocidad cambia drásticamente, convirtiéndose en corrientes de hielo parecidas a ríos que canalizan el hielo rápidamente hacia el océano con velocidades de hasta varios metros por día. La rapidez o la lentitud con que se mueve el hielo depende en parte de la forma en que el agua de deshielo lubrica la capa de hielo mientras se desliza sobre el lecho rocoso subyacente.

Mientras la capa de hielo se mueve, sufre grietas, grietas y otras imperfecciones. Cuando los lagos bajo el hielo ganan o pierden agua, también deforman la superficie congelada de arriba. Grande o pequeño, ICESat-2 mapea estos cambios de elevación con una precisión de unas pocas pulgadas utilizando un sistema de altímetro láser que puede medir la superficie de la Tierra con un detalle sin precedentes.

El seguimiento de esos procesos complejos 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 proviene de las observaciones de cómo el hielo polar está cambiando en respuesta al calentamiento de la atmósfera y el océano. Pero los procesos ocultos, como la forma en que los sistemas lacustres transportan agua bajo el hielo, también serán clave en los estudios futuros de la capa de hielo antártica. Dijo Fricker.

"Estos son procesos que están sucediendo bajo la Antártida de los que no tendríamos ni idea si no tuviéramos datos satelitales". Fricker dijo:enfatizando cómo su descubrimiento de 2007 permitió a los glaciólogos confirmar que el sistema de plomería oculto de la Antártida transporta agua mucho más rápido de lo que se pensaba anteriormente. "Hemos estado luchando para obtener buenas predicciones sobre el futuro de la Antártida, e instrumentos como ICESat-2 nos ayudan a observar a escala de proceso ".

'Un sistema de agua que está conectado a todo el sistema terrestre'

La forma en que el agua dulce de la capa de hielo podría afectar la circulación del Océano Austral y sus ecosistemas marinos es uno de los secretos mejor guardados de la Antártida. Debido a que la hidrología subglacial del continente juega un papel clave en el movimiento de esa agua, Siegfried también enfatizó la conexión de la capa de hielo con el resto del planeta.

"No es solo la capa de hielo de la que estamos hablando, ", Dijo Siegfried." Realmente estamos hablando de un sistema de agua que está conectado a 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 al observar los lagos cerca de 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 que una gran, El lago cubierto de hielo se derrumbó abruptamente en 2019 después de que una grieta o fractura se abriera desde el fondo del lago hasta la base de la plataforma de hielo Amery en la Antártida oriental.

Con datos de ICESat-2, el equipo analizó el cambio abrupto en el paisaje de la plataforma de hielo. El evento dejó una dolina, o sumidero, una depresión dramática de unas cuatro millas cuadradas (unos 10 kilómetros cuadrados), o más de tres veces el tamaño del Central Park de la ciudad de Nueva York. La grieta canalizó cerca de 200 mil 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 de deshielo de color turquesa adornan la brillante superficie blanca de las plataformas de hielo de la Antártida. Pero este abrupto evento ocurrió en medio del invierno, cuando los científicos esperan que el agua en la superficie de la plataforma de hielo esté completamente congelada. Dado que ICESat-2 orbita la Tierra con pistas terrestres que se repiten exactamente, sus rayos láser pueden mostrar el cambio dramático en el terreno antes y después del drenaje del lago, incluso durante la oscuridad del invierno polar.

Roland Warner, un glaciólogo de la Asociación del Programa Antártico Australiano en la Universidad de Tasmania, y autor principal del estudio, vio por primera vez la plataforma de hielo con cicatrices en imágenes de Landsat 8, una misión conjunta de la NASA y el Servicio Geológico de EE. UU. El evento de drenaje probablemente fue causado por un proceso de hidrofractura en el que la masa del agua del lago condujo a una grieta en la superficie que atravesó la plataforma de hielo hasta el océano que se encuentra debajo. Dijo Warner.

"Debido a la pérdida de este peso de agua en la superficie de la plataforma de hielo flotante, todo se dobla hacia arriba centrado en el lago, ", Dijo Warner." Eso es algo que habría sido difícil de entender con sólo mirar las imágenes de 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 debido a 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. Todavía, el equipo concluyó que es demasiado pronto para determinar si el calentamiento del clima de la Antártida causó la desaparición del lago observado en Amery Ice Shelf.

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 deben analizar para estudiar todas las dinámicas del hielo que son relevantes en los modelos de la Antártida.

"Hemos aprendido mucho sobre los procesos dinámicos de las capas de hielo gracias a la altimetría satelital, Es vital que planeemos que la próxima generación de satélites altimétricos continúe con este récord, "Dijo Fricker.