¿Con qué frecuencia se derrumban las montañas, los volcanes entran en erupción o se derriten las capas de hielo?
Para los científicos de la Tierra, estas son preguntas importantes a medida que intentamos mejorar las proyecciones para preparar a las comunidades para eventos peligrosos en el futuro.
Nos basamos en mediciones instrumentales, pero dichos registros suelen ser breves. Para ampliarlos utilizamos archivos geológicos. Y en el centro de esta investigación se encuentra la geocronología, un conjunto de herramientas de métodos de datación geológica que nos permiten asignar edades absolutas a las rocas.
En los últimos años, hemos estado utilizando una técnica de última generación conocida como datación cosmogénica por exposición de superficies, que permite cuantificar el tiempo que una roca ha pasado en la superficie, expuesta a señales del espacio exterior.
La Tierra es bombardeada constantemente por partículas cargadas de alta energía, conocidas como rayos cósmicos, provenientes de las profundidades de nuestra galaxia. La mayoría son interceptadas por el campo magnético y la atmósfera de la Tierra. Pero algunos tienen suficiente energía para alcanzar la superficie de la Tierra.
Al impactar, rompen átomos de elementos comunes en la corteza terrestre, como el silicio y el oxígeno, para crear nuevos elementos raros conocidos como nucleidos cosmogénicos.
La presencia de nucleidos cosmogénicos en rocas y sedimentos en la superficie de la Tierra es un claro indicador de exposición atmosférica. Su abundancia nos indica cuánto tiempo lleva expuesta la roca.
Los rayos cósmicos se descubrieron por primera vez a principios del siglo XX, pero pasó casi un siglo hasta que estuvieron disponibles aceleradores de partículas suficientemente sensibles para contar con precisión la pequeña cantidad de átomos raros producidos cuando chocaron contra la Tierra.
Hoy en día, la datación por exposición cosmogénica de la superficie representa una técnica primaria para cuantificar las tasas y fechas de varios procesos en la superficie de la Tierra.
En el sureste de Fiordland, el deslizamiento de tierra de Green Lake es uno de los deslizamientos de tierra más grandes de la Tierra. Su gran tamaño es especialmente inusual dada la altura relativamente pequeña de las montañas de las que procede.
Investigaciones anteriores sugirieron que el deslizamiento de tierra fue inducido por el retroceso de un gran glaciar que anteriormente sostenía la ladera de la montaña.
Dado el actual retroceso de los glaciares, intentamos probar esta hipótesis recogiendo rocas en la superficie del deslizamiento de tierra de Green Lake. Estas rocas habían estado previamente protegidas de los rayos cósmicos en el interior de la montaña antes de quedar expuestas por el deslizamiento de tierra.
Nuestras mediciones arrojaron una edad de exposición de unos 15.500 años, que es entre 3.000 y 4.000 años posterior al final de la última edad de hielo en los Alpes del Sur. A partir de este resultado, concluimos que es poco probable que la desglaciación haya sido la causa principal de este espectacular colapso de la montaña. En cambio, nuestros hallazgos apuntan a un terremoto extremadamente grande como el desencadenante más probable.
Erupciones volcánicas efusivas (que producen lava) han formado el gran cono del Monte Ruapehu, la montaña más alta de la Isla Norte.
A pesar de algunos episodios explosivos durante el siglo XX, no existe ningún registro observacional de erupciones que produzcan flujos de lava. Futuros eventos efusivos podrían remodelar fundamentalmente el cono volcánico, con posibles implicaciones para la infraestructura local.
Pero, ¿con qué frecuencia ocurren este tipo de erupciones?
Con el apoyo del desafío científico nacional Resiliencia a la Naturaleza, probamos si la datación cosmogénica podría ayudarnos a determinar los intervalos de recurrencia de las erupciones productoras de lava en el Monte Ruapehu durante los últimos 20.000 años.
Encontramos que la montaña expulsaba lava en grupos de actividad eruptiva que podrían durar milenios. Los datos cosmogénicos también proporcionaron fechas más precisas para erupciones prehistóricas recientes, en comparación con las producidas por otras técnicas de datación volcánica comunes, como los métodos paleomagnéticos y radiométricos.
Antes de las mediciones de nucleidos cosmogénicos, los geólogos glaciales que intentaban determinar la edad de los sedimentos se basaban en descubrimientos fortuitos de material vegetal fósil para la datación por radiocarbono. En las regiones alpinas y polares, donde se encuentran la mayoría de los glaciares, esa materia rara vez está disponible.
Los nucleidos cosmogénicos resuelven este problema cuando los glaciares extraen rocas de su base y las transportan a la superficie donde descansan en las laderas de las colinas y morrenas y comienzan a acumular su señal cósmica.
Con el apoyo de la Plataforma Científica Antártica de Nueva Zelanda, hemos aplicado esta técnica para reconstruir la evolución reciente del glaciar Byrd, una gran salida de la capa de hielo de la Antártida oriental.
Los guijarros glaciares, transportados desde el interior de la Antártida y depositados en las laderas a ambos lados del glaciar que fluye, rastrean la altura que tenía el glaciar en el pasado.
Nuestro estudio muestra que el glaciar se redujo al menos 200 metros hace unos 7.000 años durante un intervalo de relativa estabilidad climática global. Estos resultados proporcionan información tridimensional poco común que se puede utilizar para evaluar modelos informáticos utilizados para simular cambios pasados, presentes y futuros en la capa de hielo.
El aumento del nivel del mar es uno de los mayores desafíos que enfrenta la civilización en este siglo. Sin embargo, la respuesta incierta de las capas de hielo al cambio climático actualmente obstaculiza las proyecciones.
Los especialistas en nucleidos cosmogénicos están intentando ahora con ambición recuperar muestras de rocas debajo de porciones sensibles de las actuales capas de hielo. Probarlos en busca de señales cósmicas arrojará importantes conocimientos sobre el potencial de futuro derretimiento de las capas de hielo.
Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original. 
