Capas de hielo en movimiento: cómo se conectan los polos norte y sur

capas de hielo en movimiento

Los cambios en la capa de hielo de la Antártida fueron causados por el derretimiento de las capas de hielo en el hemisferio norte

Para ver cuán profundamente interconectado está realmente el planeta, no busques más allá de las enormes capas de hielo en el hemisferio norte y el polo sur.

A miles de kilómetros de distancia, no son vecinos de al lado, pero según una nueva investigación de un equipo de científicos internacionales, dirigido por la ex alumna Natalya Gomez Ph.D.'14, e incluido el profesor de Harvard Jerry X. Mitrovica, lo que sucede en una región tiene un efecto sorprendentemente directo y descomunal en la otra, en términos de expansión o fusión del hielo.

El análisis, publicado en Nature, muestra por primera vez que los cambios en la capa de hielo de la Antártida fueron causados por el derretimiento de las capas de hielo en el hemisferio norte. La influencia fue impulsada por los cambios en el nivel del mar causados por el derretimiento del hielo en el norte durante los últimos 40.000 años. Comprender cómo funciona esto puede ayudar a los científicos del clima a comprender los futuros cambios y la inestabilidad a medida que el calentamiento global aumenta el derretimiento de las principales capas de hielo y casquetes polares, dijeron los investigadores.

El estudio modela cómo funciona este efecto de balancín. Descubrieron que cuando el hielo en el hemisferio norte permanecía congelado durante el último pico de la Edad de Hielo, hace unos 20.000 a 26.000 años, condujo a la reducción del nivel del mar en la Antártida y al crecimiento allí de la capa de hielo. Cuando el clima se calentó después de ese pico, las capas de hielo en el norte comenzaron a derretirse, lo que provocó una subida del nivel del mar en el hemisferio sur. Este océano en aumento provocó que durante miles de años el hielo en la Antártida se retirara rápidamente a aproximadamente el tamaño que tiene hoy.

cambios en la dinámica del hielo

Imagen: Los investigadores pudieron, por primera vez, simular, simultáneamente, cambios en los niveles del mar y la dinámica del hielo en ambos hemisferios durante los últimos 40.000 años.

La cuestión de qué causó que la capa de hielo de la Antártida se derritiera tan rápidamente durante este período de calentamiento ha sido un enigma de larga data.

"Esa es la parte realmente emocionante de esto", dijo Mitrovica, profesor de ciencia Frank Baird Jr. en el Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra. "¿Qué impulsó estos dramáticos eventos en los que la Antártida liberó enormes cantidades de masa de hielo? Esta investigación muestra que los eventos no fueron impulsados en última instancia por nada local. Fueron impulsados por la subida del nivel del mar localmente, pero en respuesta al derretimiento de las capas de hielo muy lejos. El estudio establece una conexión subestimada entre la estabilidad de la capa de hielo de la Antártida y períodos significativos de derretimiento en el hemisferio norte".

La retirada fue consistente con el patrón de cambio del nivel del mar predicho por Gómez, ahora profesor asistente de ciencias terrestres y planetarias en la Universidad McGill, y colegas en trabajos anteriores en el continente antártico. El siguiente paso es expandir el estudio para ver en qué otros lugares el retroceso del hielo en un lugar impulsa el retroceso en otro. Eso puede proporcionar información sobre la estabilidad de la capa de hielo en otros momentos de la historia y quizás en el futuro.

"Mirar al pasado realmente puede ayudarnos a comprender cómo funcionan las capas de hielo y el nivel del mar", dijo Gómez. "Nos da una mejor apreciación de cómo funciona todo el sistema de la Tierra".

Junto con Gómez y Mitrovica, el equipo de científicos del proyecto incluyó a investigadores de la Universidad Estatal de Oregón y la Universidad de Bonn en Alemania. Combinaron modelos de capas de hielo y del nivel del mar con muestras de núcleos de sedimentos del fondo del océano cerca de la Antártida para verificar sus hallazgos. Las rocas en las que se concentraron, llamadas escombros de hielo en balsa, alguna vez estuvieron incrustadas dentro de la capa de hielo antártica. Los icebergs caídos las llevaron al Océano Austral. En un análisis, los investigadores intentaron determinar cuándo y dónde fueron liberadas de la capa de hielo. También observaron marcadores de costas pasadas para ver cómo se había retirado el borde de la capa de hielo.

extracción de muestras

Imagen: Para investigar los mecanismos involucrados en impulsar cambios en la capa de hielo de la Antártida, los investigadores observaron una amplia gama de registros geológicos, desde núcleos de sedimentos del fondo del océano cerca de la Antártida hasta registros de exposición terrestre y costas pasadas. Esta imagen fue tomada en 2007 a bordo del buque de investigación Marion Dufresne II en el Mar de Escocia durante la campaña de extracción de muestras.

Gomez ha estado investigando capas de hielo desde que era estudiante de GSAS en el Grupo Mitrovica. Dirigió un estudio en 2010 que mostró que los efectos gravitacionales de las capas de hielo son tan fuertes que cuando las capas de hielo se derriten, la subida esperada del nivel del mar debido a toda esa agua de deshielo que ingresa a los océanos se contrarresta en las áreas cercanas. Gómez demostró que si todo el hielo de la capa de hielo de la Antártida occidental se derritiera, en realidad podría bajar el nivel del mar cerca del hielo hasta 300 pies, pero que el nivel del mar subría significativamente más de lo esperado en el hemisferio norte.

Este documento avanzó ese estudio al preguntar cómo el derretimiento de las capas de hielo en una parte del sistema climático afectó a la otra. En este caso, los investigadores observaron las capas de hielo en el hemisferio norte que una vez cubrieron América del Norte y el norte de Europa. Al reunir datos de modelos sobre la subida del nivel del mar y la fusión de la capa de hielo con los restos de los icebergs que se desprendieron de la Antártida durante la Edad del Hielo, los investigadores simularon cómo el nivel del mar y la dinámica del hielo cambiaron en ambos hemisferios durante los últimos 40.000 años.

Los investigadores pudieron explicar varios períodos de inestabilidad durante los últimos 20.000 años cuando la capa de hielo de la Antártida pasó por fases de rápido derretimiento conocidas como "pulsos de agua de deshielo". De hecho, según su modelo, si no fuera por estos períodos de rápida retirada, la capa de hielo de la Antártida, que cubre casi 14 millones de kilómetros cuadrados y pesa alrededor de 26 millones de gigatoneladas, sería aún más gigantesca de lo que es ahora.

Con los registros geológicos, que fueron recopilados principalmente por Michael Webster de la Universidad de Bonn, los investigadores confirmaron la línea de tiempo predicha por su modelo y vieron que este cambio del nivel del mar en la Antártida y el desprendimiento masivo se correspondía con episodios de derretimiento de las capas de hielo en el hemisferio norte.

Los datos sorprendieron a Gómez. Sin embargo, más que nada, profundizó su curiosidad por estos sistemas congelados.

“Estas capas de hielo son partes realmente dinámicas, emocionantes e intrigantes del sistema climático de la Tierra. Es asombroso pensar en un hielo de varios kilómetros de espesor, que cubre todo un continente y que está evolucionando en todas estas escalas de tiempo diferentes con consecuencias globales", dijo Gómez. "Es solo una motivación para tratar de comprender mejor estos sistemas realmente masivos que están tan lejos de nosotros".

Artículo científico: Antarctic ice dynamics amplified by Northern Hemisphere sea-level forcing

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