Hallan enorme acuífero en sedimentos bajo el hielo antártico

Por primera vez, científicos de la Universidad de Columbia han mapeado 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 en la revista Science.

En los últimos años, investigadores en la Antártida han descubierto cientos de lagos y ríos líquidos interconectados dentro del propio hielo. Y han captado gruesas cuencas de sedimentos bajo el hielo, que potencialmente contienen los depósitos de agua más grandes de todos. Pero hasta ahora, 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.

«La gente ha planteado la hipótesis de que podría haber aguas subterráneas profundas en estos sedimentos, pero hasta ahora, nadie ha realizado ninguna imagen detallada», dijo en un comunicado la autora principal del estudio, Chloe Gustafson, quien realizó la investigación como estudiante de posgrado en el Observatorio de la Lamont-Doherty en la Universidad de Columbia. «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 volado 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.

En una excepción, un estudio de 2019 de los valles secos de McMurdo en la Antártida utilizó instrumentos transportados por helicóptero para documentar unos cientos de metros de agua subterránea subglacial debajo de unos 350 metros de hielo. Pero la mayoría de las cuencas sedimentarias conocidas de la Antártida son mucho más profundas y la mayor parte de su hielo es mucho más grueso, más allá del alcance de los instrumentos aéreos. En algunos lugares, los investigadores han perforado el hielo hasta los sedimentos, pero solo han penetrado los primeros metros. Por lo tanto, los modelos de comportamiento de la capa de hielo incluyen solo sistemas hidrológicos dentro o justo debajo del hielo.

Esta es una gran deficiencia; 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 la 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.

A fines de 2018, un avión de esquí LC-130 de la Fuerza Aérea de los EE.UU. dejó caer a Gustafson, junto con el geofísico de Lamont-Doherty Kerry Key, el geofísico de la Escuela de Minas de Colorado Matthew Siegfried y la alpinista Meghan Seifert en Whillans. Su misión: mapear mejor los sedimentos y sus propiedades utilizando instrumentos geofísicos colocados directamente en la superficie. Lejos de cualquier ayuda si algo salía mal, les llevaría seis agotadoras semanas de viaje, cavando en la nieve, plantando instrumentos y un sinnúmero de otras tareas.

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. Key dijo que esto tiene sentido, porque se cree 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. Probablemente continúa filtrándose y mezclándose hoy, dijo Key.

Los investigadores dicen que 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, dicen los investigadores, 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. 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.