Muchos científicos dicen que el agua líquida es clave para comprender el comportamiento de la forma congelada que se encuentra en los glaciares. Se sabe que el agua derretida lubrica sus bases de grava y acelera su marcha hacia el mar. En los últimos años, investigadores en la Antártida han descubierto cientos de lagos y ríos líquidos interconectados acunados dentro del mismo hielo. Y han captado gruesas cuencas de sedimentos bajo el hielo, que potencialmente contienen los depósitos de agua más grandes de todos. Pero hasta este momento, nadie había confirmado la presencia de grandes cantidades de agua líquida en los sedimentos debajo del hielo, ni ha estudiado cómo podría interactuar con el hielo.
Ahora, un equipo ha mapeado por primera vez un enorme sistema de agua subterránea que circula activamente en sedimentos profundos en la Antártida occidental. Dicen que tales sistemas, probablemente comunes en la Antártida, pueden tener implicaciones aún desconocidas sobre cómo reacciona el continente helado al cambio climático, o posiblemente incluso cómo contribuye al mismo. La investigación aparece hoy en la revista Science.
"La gente ha planteado la hipótesis de que podría haber aguas subterráneas profundas en estos sedimentos, pero hasta ahora nadie ha obtenido imágenes detalladas", señala la autora principal del estudio, Chloe Gustafson, quien realizó la investigación como estudiante de posgrado en Lamont- Observatorio Doherty de la Tierra. “La cantidad de agua subterránea que encontramos fue tan significativa que probablemente influya en los procesos de la corriente de hielo. Ahora tenemos que averiguar más y descubrir cómo incorporar eso en los modelos”.
Durante décadas, los científicos han emepleado radares y otros instrumentos sobre la capa de hielo de la Antártida para obtener imágenes de las características del subsuelo. Entre muchas otras cosas, estas misiones han revelado cuencas sedimentarias intercaladas entre hielo y roca madre. Pero la geofísica aerotransportada generalmente puede revelar solo los contornos aproximados de tales características, no el contenido de agua u otras características.
La mayoría de las cuencas sedimentarias expansivas de la Antártida se encuentran por debajo del nivel actual del mar, encajadas entre el hielo terrestre unido al lecho rocoso y las plataformas flotantes de hielo marino que bordean el continente. Se cree que se formaron en los fondos marinos durante los períodos cálidos cuando los niveles del mar eran más altos. Si las plataformas de hielo retrocedieran en un clima más cálido, las aguas del océano podrían volver a invadir los sedimentos, y los glaciares detrás de ellos podrían avanzar y elevar el nivel del mar en todo el mundo.
Los investigadores en el nuevo estudio se concentraron en la corriente de hielo Whillans de 60 millas de ancho, una de media docena de corrientes de rápido movimiento que alimentan la plataforma de hielo Ross, la más grande del mundo, aproximadamente del tamaño del territorio canadiense de Yukón. Investigaciones anteriores han revelado un lago subglacial dentro del hielo y una cuenca sedimentaria que se extiende debajo de él. La perforación poco profunda en el primer pie de sedimentos ha traído agua líquida y una próspera comunidad de microbios. Pero lo que hay más abajo ha sido un misterio.
El equipo utilizó una técnica llamada imagen magnetotelúrica, que mide la penetración en la tierra de la energía electromagnética natural generada en la atmósfera del planeta. El hielo, los sedimentos, el agua dulce, el agua salada y el lecho rocoso conducen energía electromagnética en diferentes grados; al medir las diferencias, los investigadores pueden crear mapas de los diferentes elementos similares a los de una resonancia magnética. El equipo plantó sus instrumentos en pozos de nieve durante un día más o menos, luego los desenterró y los reubicó, y finalmente tomó lecturas en unas cuatro docenas de ubicaciones. También volvieron a analizar las ondas sísmicas naturales que emanan de la tierra que habían sido recolectadas por otro equipo, para ayudar a distinguir el lecho rocoso, los sedimentos y el hielo.
Su análisis mostró que, según la ubicación, los sedimentos se extienden por debajo de la base del hielo desde medio kilómetro hasta casi dos kilómetros antes de tocar el lecho rocoso. Y confirmaron que los sedimentos están cargados de agua líquida hasta el fondo. Los investigadores estiman que si se extrajera todo, formaría una columna de agua de 220 a 820 metros de altura, al menos 10 veces más que en los sistemas hidrológicos poco profundos dentro y en la base del hielo, tal vez mucho más que eso. .
El agua salada conduce la energía mejor que el agua dulce, por lo que también pudieron demostrar que el agua subterránea se vuelve más salina con la profundidad. Los experots creen que los sedimentos se formaron en un ambiente marino hace mucho tiempo. Las aguas del océano probablemente llegaron por última vez a lo que ahora es el área cubierta por Whillans durante un período cálido hace unos 5.000 a 7.000 años, saturando los sedimentos con agua salada. Cuando el hielo volvió a avanzar, el agua fresca derretida producida por la presión desde arriba y la fricción en la base del hielo fue evidentemente forzada hacia los sedimentos superiores.
Segçun los investigadores este drenaje lento de agua dulce en los sedimentos podría evitar que se acumule agua en la base del hielo. Esto podría actuar como un freno en el movimiento de avance del hielo. Las mediciones realizadas por otros científicos en la línea de conexión a tierra de la corriente de hielo, el punto donde la corriente de hielo terrestre se encuentra con la plataforma de hielo flotante, muestran que el agua allí es algo menos salada que el agua de mar normal. Esto sugiere que el agua dulce está fluyendo a través de los sedimentos hacia el océano, dejando espacio para que entre más agua derretida y manteniendo estable el sistema.
Sin embargo, si la superficie del hielo se adelgazara, una posibilidad clara a medida que el clima se calienta, la dirección del flujo de agua podría invertirse. Las presiones suprayacentes disminuirían y el agua subterránea más profunda podría comenzar a brotar hacia la base del hielo. Esto podría lubricar aún más la base del hielo y aumentar su movimiento hacia adelante. (El Whillans ya mueve el hielo hacia el mar alrededor de un metro por día, muy rápido para el hielo glacial). Además, si el agua subterránea profunda fluye hacia arriba, podría transportar el calor geotérmico generado naturalmente en el lecho rocoso; esto podría descongelar aún más la base del hielo e impulsarlo hacia adelante. Pero si eso sucederá, y en qué medida, no está claro.
“En última instancia, no tenemos grandes restricciones sobre la permeabilidad de los sedimentos o la rapidez con la que fluirá el agua”, indica Gustafson. “¿Haría una gran diferencia que generaría una reacción descontrolada? ¿O es el agua subterránea un jugador menor en el gran esquema del flujo de hielo?
La presencia conocida de microbios en los sedimentos poco profundos agrega otra arruga, dicen los investigadores. Es probable que esta cuenca y otras estén habitadas más abajo; y si el agua subterránea comienza a moverse hacia arriba, sacaría el carbono disuelto utilizado por estos organismos. El flujo de agua subterránea lateral enviaría algo de este carbono al océano. Esto posiblemente convertiría a la Antártida en una fuente de carbono hasta ahora no considerada en un mundo que ya nada en ella. Pero nuevamente, la pregunta es si esto produciría algún efecto significativo, dijo Gustafon.
El nuevo estudio es solo un comienzo para abordar estas preguntas, dicen los investigadores. “La confirmación de la existencia de dinámicas de aguas subterráneas profundas ha transformado nuestra comprensión del comportamiento de las corrientes de hielo y forzará la modificación de los modelos de aguas subglaciales”, escriben.
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