Debajo de la capa de hielo antártico, se encuentra un continente cubierto por ríos y lagos, el más grande del tamaño del lago Erie. En el transcurso de un año normal, la capa de hielo se derrite y se vuelve a congelar, lo que hace que los lagos y ríos se llenen y drenen periódicamente del agua derretida. Este proceso facilita que la superficie congelada de la Antártida se deslice y se eleve y caiga en algunos lugares hasta 6 metros (20 pies).
Según un nuevo estudio dirigido por investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, puede haber una capa de manto debajo del área conocida como Tierra de Marie Byrd. La presencia de esta fuente de calor geotérmica podría explicar parte de la fusión que tiene lugar debajo de la lámina y por qué es inestable hoy en día. También podría ayudar a explicar cómo la sábana colapsó rápidamente en el pasado durante períodos anteriores de cambio climático.
El estudio, titulado "Influencia de un penacho de manto antártico occidental sobre las condiciones basales de la capa de hielo", apareció recientemente en el Revista de Investigación Geofísica: Tierra Sólida. El equipo de investigación fue dirigido por Helene Seroussi del Laboratorio de Propulsión a Chorro, con el apoyo de investigadores del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de Washington y el Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina en Alemania.
El movimiento de la capa de hielo de la Antártida a lo largo del tiempo siempre ha sido una fuente de interés para los científicos de la Tierra. Al medir la velocidad a la que la capa de hielo sube y baja, los científicos pueden estimar dónde y cuánta agua se derrite en la base. Debido a estas mediciones, los científicos comenzaron a especular sobre la presencia de fuentes de calor debajo de la superficie congelada de la Antártida.
La propuesta de que exista un penacho de manto bajo Marie Byrd Land fue hecha por primera vez hace 30 años por Wesley E. LeMasurier, un científico de la Universidad de Colorado en Denver. Según la investigación que realizó, esto constituyó una posible explicación para la actividad volcánica regional y una característica de domo topográfico. Pero fue solo más recientemente que las encuestas de imágenes sísmicas ofrecieron evidencia de apoyo para este penacho de manto.
Sin embargo, las mediciones directas de la región debajo de Marie Byrd Land no son posibles actualmente. Por eso, Seroussi y Erik Ivins, del JPL, confiaron en el Modelo de Sistema de Capa de Hielo (ISSM) para confirmar la existencia de la pluma. Este modelo es esencialmente una representación numérica de la física de la capa de hielo, que fue desarrollada por científicos del JPL y la Universidad de California, Irvine.
Para asegurarse de que el modelo fuera realista, Seroussi y su equipo recurrieron a observaciones de cambios en la altitud de la capa de hielo realizados a lo largo de muchos años. Estos fueron realizados por el satélite de elevación de hielo, nubes y tierra de la NASA (ICESat) y su campaña aérea Operación IceBridge. Estas misiones han estado midiendo la capa de hielo antártica durante años, lo que ha llevado a la creación de mapas de elevación tridimensionales muy precisos.
Seroussi también mejoró el ISSM para incluir fuentes naturales de calefacción y transporte de calor que resultan en congelación, fusión, agua líquida, fricción y otros procesos. Estos datos combinados impusieron restricciones poderosas sobre las tasas de fusión permitidas en la Antártida y permitieron al equipo ejecutar docenas de simulaciones y probar una amplia gama de posibles ubicaciones para la columna de manto.
Lo que encontraron fue que el flujo de calor causado por el penacho del manto no excedería más de 150 milivatios por metro cuadrado. En comparación, las regiones donde no hay actividad volcánica generalmente experimentan un flujo de hazañas de entre 40 y 60 milivatios, mientras que los puntos calientes geotérmicos, como el del Parque Nacional de Yellowstone, experimentan un promedio de aproximadamente 200 milivatios por metro cuadrado.
Cuando realizaron simulaciones que superaron los 150 milwatts por metro cuadrado, la velocidad de fusión fue demasiado alta en comparación con los datos basados en el espacio. Excepto en un lugar, que era un área tierra adentro del Mar de Ross, que se sabe que experimenta intensos flujos de agua. Esta región requería un flujo de calor de al menos 150 a 180 milivatios por metro cuadrado para alinearse con las tasas de fusión observadas.
En esta región, las imágenes sísmicas también han demostrado que el calentamiento podría alcanzar la capa de hielo a través de una grieta en el manto de la Tierra. Esto también es consistente con un penacho de manto, que se cree que son corrientes estrechas de magma caliente que se elevan a través del manto de la Tierra y se extienden debajo de la corteza. Este magma viscoso se hincha debajo de la corteza y hace que se hinche hacia arriba.
Cuando el hielo se encuentra sobre la parte superior del penacho, este proceso transfiere calor a la capa de hielo, provocando una fusión y una escorrentía significativas. Al final, Seroussi y sus colegas proporcionan evidencia convincente, basada en una combinación de datos de superficie y sísmicos, para una columna de superficie debajo de la capa de hielo de la Antártida Occidental. También estiman que este penacho de manto se formó hace aproximadamente 50 a 110 millones de años, mucho antes de que la capa de hielo de la Antártida Occidental surgiera.
Hace aproximadamente 11,000 años, cuando terminó la última edad de hielo, la capa de hielo experimentó un período de pérdida de hielo rápida y sostenida. A medida que los patrones climáticos globales y el aumento del nivel del mar comenzaron a cambiar, el agua tibia se empujó más cerca de la capa de hielo. El estudio de Seroussi e Irvins sugiere que el penacho del manto podría estar facilitando este tipo de pérdida rápida hoy, al igual que lo hizo durante el último inicio de un período interglacial.
Comprender las fuentes de pérdida de la capa de hielo en la Antártida Occidental es importante en cuanto a estimar la velocidad a la que se puede perder hielo allí, lo que es esencialmente para predecir los efectos del cambio climático. Dado que la Tierra está experimentando nuevamente cambios en la temperatura global, esta vez, debido a la actividad humana, es esencial crear modelos climáticos precisos que nos permitan saber qué tan rápido se derretirá el hielo polar y los niveles del mar subirán.
También informa nuestra comprensión de cómo están vinculados la historia de nuestro planeta y los cambios climáticos, y qué efecto tuvieron en su evolución geológica.
