En lo profundo de la capa de hielo de Groenlandia, las imágenes de radar han revelado extrañas estructuras en forma de penachos que distorsionan las capas depositadas durante eones.
Ahora, más de una década después de su descubrimiento, los científicos creen que han descubierto qué causa estas estructuras, y es un verdadero misterio. Según los modelos, las columnas son una combinación sorprendente con la convección: el turbulento transporte ascendente de calor más comúnmente vinculado a la roca ardiente y fundida que se agita debajo de la corteza terrestre.
«Descubrir que la convección térmica puede ocurrir dentro de una capa de hielo va ligeramente en contra de nuestra intuición y expectativas. Sin embargo, el hielo es al menos un millón de veces más blando que el manto de la Tierra, por lo que la física simplemente funciona», dice el glaciólogo Robert Law de la Universidad de Bergen en Noruega.
«Es como un fenómeno apasionante de la naturaleza».
La capa de hielo de Groenlandia, que cubre el 80 por ciento de la isla, es una de las mayores reservas de agua congelada de nuestro planeta y se prevé que desempeñe un papel importante en el aumento del nivel del mar a medida que se derrite en el océano. Comprender la física que contiene es vital para predecir cómo cambiará la capa de hielo con el tiempo.
Por eso los científicos utilizan radares de penetración de hielo. Las ondas de radio atraviesan el hielo y se reflejan de manera diferente cuando se encuentran con capas internas: nieve que cayó hace mucho tiempo y se compactó hasta formar hielo a medida que se acumulaba más nieve encima. Cada una de estas capas tiene sus propias características: niveles de acidez ligeramente diferentes, por ejemplo, y variaciones en el contenido de polvo, cenizas y productos químicos.
En un artículo de 2014, los científicos describieron estructuras extrañas que estas imágenes de radar habían revelado en lo profundo del hielo en el norte de Groenlandia. Estas grandes características que se pandean hacia arriba no estaban relacionadas con la topografía del lecho de roca debajo, lo que presenta un enigma que los investigadores han estado tratando de resolver desde entonces.
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Esfuerzos anteriores sugirieron que mecanismos como el agua de deshielo de los glaciares que se congela en la parte inferior de la capa de hielo o la migración de puntos resbaladizos pueden ser responsables de las estructuras. Sin embargo, una idea que no se había probado era que la convección térmica puede tener lugar dentro de las capas de hielo.
Para probar la idea, Law y sus colegas recurrieron al modelado por computadora. Construyeron una porción digital simplificada de la capa de hielo de Groenlandia y formularon una pregunta simple: si la base del hielo se calienta desde abajo, ¿podría la convección formar estructuras que coincidan con lo que ve el radar?
Utilizaron un paquete de modelado geodinámico normalmente utilizado para simular la convección en el manto de la Tierra para modelar una placa de hielo de 2,5 kilómetros (1,6 millas) de espesor. Ajustaron variables como la tasa de nevadas, el espesor del hielo, qué tan blando es el hielo y qué tan rápido se mueve en la superficie.
En las condiciones adecuadas, el modelo comenzó a producir surgencias en forma de penachos: columnas de hielo ascendentes que plegaban las capas suprayacentes en formas sorprendentemente similares a las vistas en las imágenes de radar.
En el modelo, las columnas sólo se formaron cuando el hielo cerca de la base era más cálido y significativamente más blando de lo que permiten las suposiciones estándar, lo que sugiere que si la convección es la responsable, el hielo real en la base de la capa de hielo del norte de Groenlandia también puede ser más blando de lo que se pensaba anteriormente.
Mientras tanto, el calor necesario para producir estos afloramientos por convección en el modelo era consistente con el calor que fluye continuamente desde la Tierra, generado por la desintegración radiactiva de elementos dentro de la corteza y por el calor residual de la formación de la Tierra a medida que se enfría gradualmente a lo largo de miles de millones de años.
Este efecto es pequeño, pero con el tiempo, y bajo una losa gigante de material aislante, podría acumularse lo suficiente como para calentar y ablandar el hielo que está encima.
«Normalmente pensamos que el hielo es un material sólido, por lo que el descubrimiento de que partes de la capa de hielo de Groenlandia en realidad sufren convección térmica, asemejándose a una olla de pasta hirviendo, es tan salvaje como fascinante», dice el climatólogo Andreas Born de la Universidad de Bergen.
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Ahora bien, eso no significa que el hielo esté medio derretido. Todavía es hielo sólido, que fluye sólo en escalas de tiempo de miles de años. Tampoco significa necesariamente que se derrita más rápido. Se requiere más investigación sobre la física del hielo y los efectos de la convección en la evolución de la capa de hielo para determinar lo que esto significa para el futuro.
«Groenlandia y su naturaleza son verdaderamente especiales. La capa de hielo que hay allí tiene más de mil años y es la única capa de hielo en la Tierra que tiene una cultura y una población permanente en sus márgenes», dice Law.
«Cuanto más aprendamos sobre los procesos ocultos dentro del hielo, mejor preparados estaremos para los cambios que se avecinan en las costas de todo el mundo».
La investigación ha sido publicada en La criósfera.
