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Cómo los antiguos valles de la Edad del Hielo podrían ser la clave para perder la capa de hielo global

Cómo los antiguos valles de la Edad del Hielo podrían ser la clave para perder la capa de hielo global

Los avances en la tecnología satelital en las últimas décadas han permitido a los científicos mapear el derretimiento de las capas de hielo de la Tierra con gran detalle.

El agua de deshielo superficial que llega al fondo de la capa de hielo, y el agua que se derritió allí mismo, juega un papel importante en la regulación del flujo de la capa de hielo. En última instancia, esta agua puede determinar qué tan rápido fluye el hielo hacia el océano y contribuir al aumento del nivel del mar.

Sin embargo, dado que los registros satelitales abarcan solo unas pocas décadas, no pueden decirnos cómo responderá este proceso al calentamiento global en curso durante el resto de este siglo y más allá.

En un nuevo artículo publicado en Revisiones de ciencia cuaternariaMostramos cómo se tallaron canales gigantes, llamados «valles de túnel», bajo antiguas capas de hielo al final de la Edad de Hielo.

En algunos casos, estos canales se formaron en solo unos pocos cientos de años cuando las capas de hielo se retiraron, expulsando rápidamente agua debajo de la capa de hielo que habría acelerado el flujo de hielo hacia el mar, aumentando la pérdida de hielo.

La pregunta principal es: ¿Cuál será el destino de las capas de hielo restantes en la Tierra a medida que continúa el calentamiento y el derretimiento?

La velocidad sorprendentemente rápida a la que se pueden formar estos túneles significa que los científicos deben comenzar a observar sus efectos en modelos de cómo evolucionan las capas de hielo actuales en las próximas décadas o siglos.

hielo derretido

Las capas de hielo generan una gran cantidad de agua a medida que se derriten. en 2022, 18 mil millones de toneladas de agua derretida Filtrado de la capa de hielo de Groenlandia en solo tres días, suficiente para llenar 4500 estadios de wembley.

Esta agua derretida fluye a través de los ríos sobre los casquetes polares y estanques hacia lagos gigantes. Luego puede atravesar toda la capa de hielo, liberando suficiente energía para eso. Compite con las represas hidroeléctricas más grandes del mundo.

Una vez que llega a la base de la capa de hielo, el agua puede actuar para suavizar el contacto entre el hielo y las rocas sobre las que se desliza, acelerando el flujo del hielo hacia el océano, donde elevará el nivel del mar.

Acabo de probar la capa de hielo de Groenlandia El mayor evento de fusión de septiembre de la historiaescribe normalmente Solo visto en pleno verano..

Con las estaciones de fusión Se espera que sea más largo y más denso En el futuro, comprender los efectos del correspondiente aumento de agua en la base de las capas de hielo de la Tierra, cómo se dirige y con qué rapidez se expulsa, será clave para predecir las tasas de pérdida de hielo y el aumento del nivel del mar en el futuro.

Estudio de glaciares antiguos

Si bien el registro satelital proporciona datos detallados sobre las capas de hielo durante las últimas cuatro décadas, el registro geológico de los últimos millones de años contiene evidencia de múltiples ciclos de crecimiento y descomposición de la capa de hielo durante las últimas glaciaciones.

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Además, si bien los satélites pueden mostrar fácilmente los cambios en la superficie de las capas de hielo, investigar lo que sucede debajo del hielo, que puede tener varios kilómetros de espesor en algunos lugares, presenta un gran desafío.

Necesitamos pensar en cómo cambian las capas de hielo durante períodos de tiempo mucho más largos para comprender la gama completa de comportamientos que las capas de hielo pueden, y posiblemente, exhibir en el futuro.

Las capas de hielo que fluyen y forman las rocas debajo dejan rastros de su actividad después de que se derriten. Estos accidentes geográficos pueden decirnos mucho sobre lo que sucede en las profundidades más oscuras e inaccesibles, incluida, por ejemplo, la dirección y el impacto de las aguas debajo.

Áreas mucho más grandes de la Tierra estaban cubiertas por capas de hielo de lo que son hoy. En las condiciones climáticas más frías del pasado, las capas de hielo se extendían hacia las latitudes medias, cubriendo partes de Europa, incluido el Reino Unido, con una gruesa capa de hielo.

como tal Cambios periódicos en la órbita de la Tierra Alrededor, el sol calentó el clima y estas capas de hielo se erosionaron, dejando rastros de su muerte como parte del registro geológico.

Miles de canales gigantes, llamados valles de túneles, fueron tallados por el agua de deshielo que escapaba cuando la capa de hielo británico-irlandesa y ahora europea se desintegró, enterrada bajo el lodo, en el fondo del Mar del Norte.

Estos canales, que se muestran en el mapa a continuación, pueden tener hasta 150 kilómetros (km) de largo, 6 kilómetros de ancho y 500 metros de profundidad, cada uno varias veces más grande que el lago Ness en Escocia.

Distribución de los valles de los túneles bajo el Mar del Norte. Estos canales gigantes fueron tallados durante varios períodos de rápido deterioro de las capas de hielo durante los últimos cientos de miles de años. Crédito: James Kirkham.

El cambio climático provocado por el hombre ahora está causando que los márgenes de las capas de hielo restantes de la Tierra, que se encuentran en climas polares naturalmente más fríos, experimenten condiciones similares a las que derritieron las capas de hielo de latitudes bajas durante la última disolución, que comenzó hace casi 20,000 años.

El análisis de canales gigantes causados ​​por el derretimiento de las capas de hielo proporciona una ventana a un mundo más cálido en el futuro, que podemos usar para aprender lecciones sobre cómo responderán Groenlandia o incluso la Antártida en el futuro.

La agonía de las antiguas capas de hielo

nuestro Estudio previo Tomó datos sísmicos, recopilados originalmente para detectar peligros de perforación en la búsqueda de petróleo y gas bajo el Mar del Norte, y los reutilizó para proporcionar imágenes de las capas geológicas debajo de la superficie de la Tierra.

Usamos estos datos para mostrar que los valles de los túneles influyen en el flujo de las capas de hielo durante los períodos de calor extremo. La imagen a continuación muestra uno de esos túneles del cañón que se reveló al despegar el fondo del Mar del Norte. Las líneas rojas y negras alternas indican las capas apiladas de lodo y roca debajo del lecho marino.

Un valle de túnel gigante, ahora enterrado a 200 metros por debajo del lodo del fondo del Mar del Norte, se reveló en 3D utilizando datos sísmicos. El valle del túnel tiene aproximadamente un kilómetro de ancho y 120 metros de profundidad. crédito: James Kirkham; Datos proporcionados por Gardline Limited.

Sin embargo, surgen preguntas apremiantes como: ¿Con qué mecanismos ya qué velocidad se tallan los gigantescos valles de los túneles? ¿Cómo se descarga el agua derretida a través de los valles de los túneles? ¿Y cómo respondió el hielo de arriba al agua que se escurría a través de él?

Para responder a estas preguntas, nuestra nueva investigación combina los últimos datos sísmicos sobre valles de túneles con Nueva reconstrucción Registrar cómo se disolvió la capa de hielo que cubría el Reino Unido durante la última glaciación a medida que el clima se calentaba. Esta antigua capa de hielo elevó el nivel del mar en 1,8 metros cuando se derritió, y las reconstrucciones proporcionan el ejemplo más documentado de una capa de hielo en retirada en cualquier parte del mundo.

La siguiente animación muestra la acumulación y descomposición de esta capa de hielo hace entre 31 000 y 15 000 años. Cada imagen representa el cambio en la forma de la capa de hielo cada 1000 años a medida que crece y retrocede en el Reino Unido (imagen central), el Mar del Norte (centro derecha) y Escandinavia (derecha). Los colores de la capa de hielo representan la velocidad del hielo, los colores azules representan un flujo de hielo más lento y el rojo muestra un flujo de hielo más rápido.

animaciónAnimación del crecimiento y retroceso de la última capa de hielo para cubrir el Reino Unido y Europa durante el último período de hielo. Crédito: Clark et al. (2022)

nuevos resultados

Al combinar evidencia geológica con simulaciones de modelos, mostramos que los valles de túneles masivos pueden erosionarse debajo de las capas de hielo y experimentar temperaturas extremas dentro de varios cientos o miles de años.

Esto se debe a que está tallado principalmente por agua altamente corrosiva y de flujo rápido en canales más pequeños que tienden a formarse en su base, mientras que el hielo llena la mayor parte del valle de arriba, ejerciendo presión sobre el agua en los canales.

Esto se muestra en el siguiente gráfico, que ilustra estos canales, que son alimentados por el derretimiento en la base de la capa de hielo y el agua de deshielo superficial que llega a la base a través de «mulas»: penachos verticales a través del hielo del agua corriente.

Cómo se forman los valles de los túneles bajo las capas de hielo que se derriten. El agua migra desde la superficie de la capa de hielo hasta la base, donde el flujo a través de una red de canales migratorios más pequeños crea rápidamente una fisura en un valle más grande. Crédito: Kirkham et al. (2022).

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Unos pocos cientos de años pueden parecer mucho tiempo, pero este proceso es muy rápido en comparación con el ciclo de vida de la capa de hielo. Los inicios de estos túneles gigantes pueden aparecer dentro de unas pocas décadas, expulsando agua que puede acelerar el flujo de hielo hacia el océano.

Tradicionalmente, se ha pensado que drenar el agua debajo de las capas de hielo estabiliza el flujo de hielo al eliminar el agua lubricante de la capa de hielo. Lógicamente, se deduce que la rápida formación de valles de túneles podría, por lo tanto, proteger las capas de hielo modernas del colapso catastrófico si se convirtieran en un factor con mayores tasas de fusión en un clima más cálido.

Sin embargo, no es tan simple. Nuestros escaneos sísmicos 3D detallados muestran signos de hielo que está estancado, es decir, se ha detenido repentinamente, pero también ha fluido rápidamente hacia los valles del túnel.

Por lo tanto, parece que el flujo de agua de deshielo a través de estos canales gigantes puede, bajo diversas condiciones, ralentizar o acelerar el flujo de hielo. Por qué estos patrones de comportamiento ocurren en algunos casos y no en otros sigue siendo una pregunta urgente para futuras investigaciones.

Sin embargo, lo que es seguro es que la velocidad sorprendentemente rápida a la que se están formando estos valles de túnel significa que los científicos deben considerarlos como modelos de cómo evolucionaron las capas de hielo actuales en las próximas décadas o siglos.

¿El destino de las capas de hielo modernas?

No hay ejemplos recientes de erosión rápida de los valles de los túneles debajo de las capas de hielo en la actualidad. Es probable que esto se deba a que actualmente no están produciendo suficiente fusión, todavía.

Sin embargo, estos antiguos valles, ahora enterrados a cientos de metros bajo el lodo del fondo del Mar del Norte, registran un mecanismo de cómo las capas de hielo responden al calor extremo que no se encuentra en los modelos actuales de capas de hielo.

Dichos modelos actualmente no resuelven las microdescargas, aunque parecen ser un control importante del flujo de hielo, las tasas de pérdida de hielo y, en última instancia, el aumento del nivel del mar.

Nuestro nuevo estudio destaca un proceso actualmente pasado por alto que puede operar rápidamente bajo las capas de hielo que se derriten.

Si estos canales estabilizarán o desestabilizarán las capas de hielo contemporáneas de la Tierra en un mundo cada vez más cálido sigue siendo una pregunta importante y abierta.