Resonancia magnética gigante de la Antártida revela “agua de mar fósil” bajo la capa de hielo

Debajo de una corriente de hielo que fluye rápidamente en la Antártida occidental, un equipo de científicos descubrió un acuífero masivo repleto de agua de mar y probablemente atrapado allí durante miles de años.

Esta es la primera vez que los científicos han descubierto aguas subterráneas bajo un flujo de hielo en la Antártida, y el descubrimiento podría revolucionar nuestra comprensión de cómo el gélido continente está respondiendo al cambio climático y qué tipos de organismos misteriosos acechan debajo de las muchas plataformas de hielo.

El sistema de agua subterránea recién descubierto se puede considerar como una esponja gigante, compuesta de sedimentos porosos y saturada de agua, dijo. chloe d gustafsonautor principal de un nuevo estudio sobre el acuífero enterrado, ex geofísico del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty del universidad de colombia y ahora ubicado en el Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego.

Gustafson dijo en un comunicado:

“La ‘esponja’ que observamos tiene entre medio kilómetro y unos dos kilómetros de espesor. [0.48 a 1.93 km]así que es bastante profundo».

agua de mar fósil

Gustafson y sus colegas describieron el extenso acuífero en un informe publicado el jueves (5 de mayo) en la revista. Ciencia† El acuífero se encuentra bajo el mismo flujo de hielo que un lago subglacial llamado lago Whillans, que se encuentra a una profundidad menor, a unos 800 metros por debajo del hielo.

Winnie Chu, geofísica de glaciares de la Facultad de Ciencias Atmosféricas y de la Tierra de Instituto de Tecnología de Georgiadijo en un comunicado:

“Para mí, el resultado más sorprendente es la gran cantidad de agua en el acuífero”.

Los autores estiman que el enorme acuífero contiene más de 10 veces más agua que el sistema menos profundo de lagos y ríos en la base de la plataforma de hielo. Este sistema poco profundo incluye el lago Whillans, que tiene un tamaño de 60 kilómetros cuadrados y unos 2,1 m de profundidad.

«Una resonancia magnética de la Tierra»

Los científicos han especulado durante mucho tiempo que enormes acuíferos pueden estar ocultos bajo el hielo antártico, en parte porque los flujos de hielo del continente y los glaciares se deslizan sobre un lecho de sedimento permeable que debería permitir la penetración del agua, dijo Chu. Sin embargo, hasta ahora, las limitaciones tecnológicas han impedido que los investigadores recolecten evidencias directas de sistemas hidrológicos tan profundos, es decir, sistemas compuestos por agua, explicó. En cambio, la investigación se centró en lagos y ríos relativamente poco profundos en o cerca de las bases de los glaciares y plataformas de hielo.

Para ver más allá de estos sistemas de superficie a las profundidades ocultas debajo, Gustafson y sus colegas utilizaron una técnica llamada imagen magnetotelúrica. Tomaron medidas de la corriente de hielo de Whillans en la Antártida occidental, un cinturón de hielo en movimiento de aproximadamente 0,8 km de espesor y que se mueve aproximadamente 6 pies (1,8 m) por día hacia la cercana plataforma de hielo de Ross.

Las imágenes magnetotelúricas se basan en campos electromagnéticos generados por los vientos solares que interactúan con la ionosfera de la Tierra, una densa capa de moléculas y partículas cargadas eléctricamente en la atmósfera superior. Cuando los vientos solares golpean la ionosfera, excitan partículas internas y generan campos electromagnéticos en movimiento que penetran la superficie de la Tierra. Estos campos en movimiento luego inducen campos secundarios en el hielo, la nieve y los sedimentos, y son estos campos secundarios los que se miden con instrumentos magnetotelúricos. El equipo enterró estos instrumentos en agujeros poco profundos en la nieve y recopiló datos de unas cuatro docenas de lugares diferentes en el flujo de hielo.

Gustafson dijo:

«Estos campos secundarios están estrechamente relacionados con la geología y la hidrología, en particular».

Lo que significa que el hielo se ve muy diferente al sedimento, el agua salada se ve diferente al agua dulce, etc.

Gustafson agregó:

«Esto es como hacer una resonancia magnética de la Tierra, y nuestra señal proviene solo del sol interactuando con el campo magnético de la Tierra».

Otros equipos de científicos habían utilizado previamente esta mega resonancia magnética en la Antártida para examinar la corteza terrestre y el manto superior; estos estudios comenzaron ya en la década de 1990, según una revisión de 2019 en la revista † En cambio, el equipo de Gustafson tomó medidas desde una profundidad menor, que se extiende desde la base del arroyo hasta unas 3 millas (5 km) de profundidad. Allí descubrieron una espesa esponja sedimentaria con agua de mar increíblemente salada en las profundidades más profundas y agua dulce cerca de la parte menos profunda, donde la esponja se acercaba a la corriente de hielo.

Este gradiente sugiere que los sistemas subglaciales poco profundos se conectan con el acuífero profundo y que ambos probablemente influyan en el flujo de hielo de arriba, dijo Gustafson.

Chu agregó:

«En este punto, no está claro si el acuífero puede intercambiar agua de vez en cuando con la hidrología subglacial o si es una transferencia unidireccional», donde el agua se drena de la corriente de hielo y luego se almacena en el acuífero durante algún tiempo. †

Dependiendo del escenario, el acuífero puede lubricar el flujo de hielo al inyectar periódicamente agua en el sistema subglacial, o puede sacar agua del sistema. Ambas dinámicas afectarían el flujo de la corriente de hielo sobre él, agregó Chu.

El intercambio de agua entre el sistema profundo y el sistema superficial también puede afectar qué tipos de vida microbiana crecen debajo de la corriente de hielo y cómo sobreviven esos microorganismos, dijo Gustafson. Esto se debe a que el flujo de agua líquida a través del acuífero y los lagos y ríos interconectados por encima impulsa el flujo de nutrientes a través del ecosistema. Además, el gradiente de agua salada a agua dulce da forma a los tipos de microbios que pueden sobrevivir en cualquier entorno.

Con respecto al agua salada en las profundidades del acuífero, los autores plantearon la hipótesis de que el agua probablemente fluyó desde el océano hacia el sistema de aguas subterráneas hace entre 5000 y 7000 años, durante un período cálido a mediados del Holoceno, cuando se derrumbó la capa de hielo de la Antártida occidental. . .

El acuífero debajo de Whillans Ice Stream fue el primero en ser descubierto, pero el equipo de investigación sospecha que tales sistemas hidrológicos se encuentran debajo de todos los flujos de hielo en la Antártida, esperando ser descubiertos. Es probable que estos sistemas de agua subterránea se extiendan «cientos de millas hacia el interior de la capa de hielo», dijo Gustafson. El próximo paso será recolectar evidencia de tales sistemas en otras partes del continente y comparar lo que han encontrado en Whillans con otras regiones.

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En particular, ¿cómo podría el acuífero debajo del glaciar Thwaites, también conocido como «Glaciar del Juicio Final», diferir del que está debajo de Whillans, y cómo estos sistemas profundos afectan el flujo y el derretimiento del hielo de arriba? Los modelos actuales de flujo de hielo no tienen en cuenta tales acuíferos, por lo que esta será un área interesante de investigación futura, dijo Gustafson.

Chu dijo:

«Todavía hay mucho que debemos aprender sobre la interconexión entre la hidrología del agua subterránea y el resto de la hidrología de la capa de hielo antes de que podamos decir algo concreto sobre cómo la hidrología del agua subterránea puede alterar los efectos del cambio climático en la capa de hielo». Antártida».

Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista Ciencia†

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