Según un nuevo estudio de investigadores de la Universidad de Harvard, publicado en la revista Science Advances, el aumento global del nivel del mar asociado al posible colapso de la capa de hielo de la Antártida Occidental se ha subestimado significativamente en estudios anteriores.

Las nuevas predicciones muestran que, en el caso de un colapso total de la capa de hielo, las estimaciones de aumento del nivel del mar a nivel mundial se ampliarían en un metro más en solo mil años.

Mecanismo de expulsión de agua

Según explica una de las investigadoras, Evelyn Powell:

Si la capa de hielo de la Antártida Occidental se derrumbara, la estimación más citada del aumento del nivel medio global del mar resultante es de 3,2 metros. Lo que hemos demostrado es que el mecanismo de expulsión de agua añadirá un metro adicional, o un 30%, al total.

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El llamado "mecanismo de expulsión de agua" tiene lugar cuando el lecho de roca sólida sobre el que se asienta la capa de hielo de la Antártida Occidental rebota hacia arriba a medida que el hielo se derrite y el peso total de la capa de hielo disminuye.

El lecho de roca se encuentra por debajo del nivel del mar, por lo que cuando se levanta, empuja el agua de los alrededores hacia el océano, lo que contribuye a la subida del nivel del mar.

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La Antártida pierde seis veces más hielo anualmente que hace 40 años. Concretamente, entre 1979 y 1990, la Antártida arrojó un promedio de 40 gigatoneladas de masa de hielo por año. (Un gigatón son mil millones de toneladas). De 2009 a 2017, se perdieron aproximadamente 252 gigatones por año.

La jarosita se encuentra muy raramente en la Tierra, pero es común en Marte.

Un equipo internacional de investigadores ha encontrado evidencia del mineral jarosita en núcleos de hielo extraídos de la Antártida, y creen que podría reforzar las teorías sobre la presencia del mismo mineral en la superficie de Marte.

Jarosita

La jarosita fue encontrado en Marte por el rover Opportunity en 2004 y se ha descubierto que es abundante. Encontrar jarosita en Marte creó mucho entusiasmo en la NASA y en todo el mundo, porque investigaciones anteriores habían demostrado que el agua debe estar presente para la formación de jarosita.

El descubrimiento de jarosita en Marte condujo a los investigadores a desarrollar teorías para explicar cómo podría haberse originado. Algunos sugirieron que podría haberse quedado atrás cuando el agua salada se evaporó. Otros sugirieron que Marte podría haber estado cubierto por una enorme capa de hielo hace miles de millones de años.

Además sugirieron que la jarosita podría haberse formado en bolsas de hielo. Eso habría sido posible si la manta de hielo hubiera crecido lentamente y el polvo soplase sobre ella. En el momento en que se formuló la teoría era difícil de probar porque nunca se había encontrado que se formara de esa manera en ningún otro lugar, incluida la Tierra.

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Pero este nuevo hallazgo de jarosita en la Tierra permitiría dar sustento a esta teoría. Ahora que se ha encontrado jarosita en las profundidades del hielo antártico, esta última teoría probablemente se convertirá en la más destacada.

Con todo, la teoría todavía tiene una problema: el hielo en la Antártida contiene cantidades muy pequeñas de jarosita pero en Marte, el mineral se encuentra en grandes placas. Los investigadores sugieren que la diferencia podría explicarse por las enormes cantidades de polvo en la superficie marciana, pero no lo sabemos con seguridad.

La jarosita es un mineral, sulfato de potasio y hierro con hidroxilos. Fue descrito en 1852 por August Breithaupt, a partir de ejemplares obtenidos en las minas Observación, Esperanza, Carmen y Estrella, en el barranco del Jaroso, en la Sierra Almagrera, municipio de Cuevas del Almanzora, (Almería) España.

Los gases de efecto invernadero emitidos por la actividad humana, como el dióxido de carbono, contribuyen significativamente al cambio climático y al calentamiento de las temperaturas. Las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida se derriten a gran velocidad por ello. Solo Groenlandia, 532.000 millones de toneladas de hielo en 2019.

Un nuevo estudio realizado por un equipo internacional de más de 60 científicos del hielo, el océano y la atmósfera estima cuánto contribuirán estas capas de hielo derretidas a los niveles globales del mar.

Greenland

Este nuevo estudio es parte del Proyecto de Intercomparación de Modelos de Capa de Hielo (ISMIP6), que está dirigido por NASA Goddard.

Los resultados sugieren que, si las emisiones humanas de gases de efecto invernadero continúan al ritmo actual, las capas de hielo que se derriten de Groenlandia y la Antártida contribuirán en más de 28 centímetros al nivel global del mar.

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La pérdida de la capa de hielo en la Antártida es un poco más difícil de predecir porque, si bien las plataformas de hielo continuarán erosionándose en el lado occidental del continente, la Antártida oriental podría ganar masa a medida que aumentan las temperaturas debido al aumento de las nevadas.

Según explica Helene Seroussi, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, quien dirigió el modelado de la capa de hielo antártica en el proyecto ISMIP6:

La región del mar de Amundsen en la Antártida occidental y la tierra de Wilkes en la Antártida oriental son las dos regiones más sensibles al calentamiento de las temperaturas del océano y las corrientes cambiantes, y seguirán perdiendo grandes cantidades de hielo.

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Bosques en Groenlandia

Los modelos predictivos, con todo, son limitados y se necesitan más datos. Además, lugares como Groenlandia no es la primera vez que sufren estos cambios radicales. De los dos millones de kilómetros cuadrados de superficie que tiene Groenlandia (cuatro veces la extensión de España), el 85% está cubierto por una capa de hielo.

Sin embargo, cuando llegaron los primeros vikingos al sur de Groenlandia procedentes de Islandia, en el año 982, tenía mucho menos que ahora y era muy verde, por eso fue bautizada precisamente como isla verde (Greenland o Grønland en danés). Entonces, la vegetación en Groenlandia ocupaba aproximadamente el 15 % de toda la superficie. Y más atrás en el tiempo, entre 450.000 y 900.000 años atrás, según han revelado muestras de ADN recogidas en el fondo de una perforación de dos kilómetros en el hielo que cubre la isla, Groenlandia era un paraíso verde cubierto de bosques boreales.

Un experimento, hace un año, se confirmó la existencia de 'hielo superiónico', una extraña forma de agua que podría comprender la mayor parte de los planetas helados gigantes de todo el universo.

En 1988, las simulaciones por ordenador predijeron que el agua tomaría una forma extraña, similar a un metal, si se la empujaba más allá del mapa de las fases conocidas del hielo.

Hielo superiónico

Hace 30 años surgió una teoría que parece un contrasentido: existe un estado del agua que es sólido y líquido al mismo tiempo. Según los científicos teóricos, el llamado hielo superiónico ayudaría a explicar el extraño campo magnético de Urano y Neptuno.

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El hielo superiónico, líquido y sólido a la vez, puede existir, pero a 5.000ºC y una presión extremadamente alta

La confirmación experimental llegó en el Laboratorio de Energía Láser en Brighton, Nueva York, donde opera uno de los láseres más poderosos del mundo. Se disparó a una gota de agua, creando una onda de choque que elevó la presión del agua a millones de atmósferas y su temperatura a miles de grados. Los rayos X que atravesaron la gota en la misma fracción de segundo revelaron que dentro de la onda de choque no se convirtió en un líquido o gas sobrecalentado. Paradójicamente, pero tal como esperaban los físicos que miraban las pantallas de una habitación adyacente, los átomos se congelaron y formó hielo cristalino.

El descubrimiento de hielo superiónico potencialmente resuelve algunas dudas sobre la composición de los llamados 'gigantes de hielo'. Así que saber más sobre esta sustancia nos puede dar más pistas sobre como funciona la estructura de estos planetas y su campo magnético, y cómo se compara con el de la Tierra.

Incluyendo la disposición hexagonal de las moléculas de agua que se encuentran en el hielo común, conocida como 'hielo Ih', los científicos ya habían descubierto 18 arquitecturas desconcertantes de cristales de hielo. Después del hielo I, que se presenta en dos formas, Ih e Ic, el resto se numera del II al XVII en el orden de su descubrimiento.

El hielo superiónico ahora puede reclamar el título de hielo XVIII. Es un cristal nuevo, pero con un toque diferente. Todos los hielos de agua conocidos anteriormente están hechos de moléculas de agua intactas, cada una con un átomo de oxígeno unido a dos hidrógenos. Pero el hielo superiónico no es así. Existe en una especie de limbo, en parte sólido y en parte líquido. Las moléculas de agua individuales se rompen. Los átomos de oxígeno forman una red cúbica, pero los átomos de hidrógeno se derraman libremente, fluyendo como un líquido a través de la rígida caja de oxígenos.

En conclusión, el agua es una sustancia muy simple en apariencia, pero su diagrama de fases a altas presiones aún nos reserva muchos misterios. También sobre los planetas que vamos a explorar en un futuro.

Según sugiere la comparación de los resultados iniciales del satélite ICEsat-2 de la NASA con la primera misión ICEsat, que operó entre 2003 y 2009, el grosor del hielo marino en el Ártico ha menguado hasta en un 20% en la última década y no se ha mantenido constante como se pensaba por los datos de la misión de la ESA Cryosat-2.

Medición más precisa

En su estudio, publicado recientemente en el Journal of Geophysical Research: Oceans, Alek A. Petty, primer autor del estudio y científico del Centro Goddard de la NASA y sus colegas generaron mapas del espesor del hielo marino del Ártico desde octubre de 2018 hasta abril de 2019 y vieron el hielo espesándose durante el invierno como se esperaba.

CryoSat-2 lleva un radar para medir la altura, a diferencia del lidar de ICESat-2, y el radar pasa principalmente a través de la nieve para medir la parte superior del hielo, de ahí las diferencias en las mediciones.

ICESat-2 tiene un altímetro láser, que utiliza pulsos de luz para medir con precisión la altura hasta aproximadamente una pulgada. Cada segundo, el instrumento envía 10.000 pulsos de luz que rebotan en la superficie de la Tierra y regresan al satélite y registra el tiempo que se tarda en hacer ese viaje de ida y vuelta. Según explica Petty:

Creo que vamos a aprender mucho al tener estos dos enfoques para medir el espesor del hielo. Podrían estar dándonos un límite superior e inferior en el espesor del hielo marino, y la respuesta correcta probablemente esté en algún punto intermedio. Hay razones por las cuales las estimaciones de ICESat-2 podrían ser bajas, y las razones por las que CryoSat-2 podrían ser altas, y necesitamos hacer más trabajo para comprender y alinear estas mediciones entre sí.

El hielo seco se han usado a menudo en el cine para crear el efecto niebla, por ejemplo para rodar una escena de terror. Sin embargo, esta clase de reacción también entraña riesgos.

Las tres víctimas habían usado 25 kg de CO2 solido que desplazó todo el aire en la piscina, causando la asfixia y pérdida de conciencia a los bañistas.

Hielo seco

El hielo seco descubierto por el químico francés Adrien-Jean-Pierre Thilorier en 1835. El hielo seco tuvo su primer uso en el mercado 90 años más tarde, en 1925, cuando los dispositivos aéreos Priest con sede en Nueva York utilizaron el compuesto en extintores.

Si se utiliza incorrectamente, el hielo seco puede causar quemaduras por frío o cualquier otro daño al cuerpo, a otras personas o animales. El impacto de la respiración en bajos volúmenes de CO2 es fisiológicamente insignificante. Sin embargo, las altas concentraciones de CO2 pueden provocar asfixia.

Las víctimas habían estado celebrando el 29 cumpleaños de la influencer de Instagram Yekaterina Didenko en un complejo de piscinas en la capital rusa.

Aproximadamente 25 kg de hielo seco se volcaron en la piscina con la intención de crear un "efecto visual" para impresionar a los invitados. Pero las personas dentro de la piscina, según los informes, comenzaron a ahogarse instantáneamente y a perder el conocimiento. Varias personas resultaron heridas durante el truco, incluido el marido de Didenko, Valentin Didenko, de 32 años, quien, según los informes, se encuentra entre los fallecidos.

La causa de las muertes aún no se conoce, pero el vapor puede causar un nivel elevado de dióxido de carbono en la sangre cuando se libera en un espacio con ventilación inadecuada.

Un estudio publicado en la revista Global Biochemical Cycles describe características medioambientales que parecen de fuera de la Tierra en el lago subglacial antártico Whillans.

Los científicos de la Universidad Tecnológica de Michigan (MTU) revelaron que el lago tiene una sorprendente cantidad de carbono orgánico, una importante fuente de alimento para microorganismos.

Lago Subglacial Whillans

Si bien el Lago Subglacial Whillans tiene concentraciones relativamente altas de carbono orgánico. El estudio incluye un vídeo con las siguientes imágenes:

Según explica Trista Vick-Majors, profesora asistente de Ciencias Biológicas en la Michigan Technological University y autora principal del estudio:

No hay fotosíntesis debajo del hielo de este lago. Esto limita las fuentes de alimentos y energía disponibles de una manera que no se hallaría en un lago de superficie o en el océano abierto. La idea es que estos lagos subglaciales que están a mayor altura podrían proporcionar importantes fuentes de energía y nutrientes para los seres vivos que habitan en las regiones cubiertas de hielo del Océano Austral.

El estudio de los lagos subglaciales proporcionará información sobre cómo comienza la vida en otras partes del mundo.

Hay agua y hay vida debajo del hielo. Estos pueden enseñarnos mucho sobre nuestro planeta porque este es un gran lugar para observar ecosistemas algo simplificados, sin niveles más altos de organismos. Entonces podemos responder preguntas sobre la vida que pueden ser realmente difíciles de responder en otros lugares.

El desierto más extenso de la Tierra es el de la plataforma de hielo antártica, que abarca más del 99 % de los 14 millones de kilómetros cuadrados del continente antártico. Si atendemos a la acepción de desierto como región con precipitaciones nulas o muy escasas.

Cada año, esta plataforma de hielo recibe precipitaciones promedio de unos 50 mm, que disminuyen a medida que se avanza hacia el interior. Irónicamente, y a pesar de ser un desierto, la plataforma de hielo antártica es también el cuerpo de agua dulce más grande: 30 millones de kilómetros cuadrados, aproximadamente.

En muestras de núcleos de hielo recolectadas de un glaciar en la meseta tibetana que tenían aproximadamente 15.000 años de antigüedad se han hallado gran cantidad de virus antiguos gracias a un estudio de investigadores de la Universidad Estatal de Ohio y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

En concreto, el meticuloso análisis de los núcleos de hielo reveló la presencia de 33 grupos de géneros de virus, 28 de los cuales no son conocidos por la ciencia moderna.

Virus tibetanos

Los virus han sido encontrados en núcleos de hielo de una de las capas deh hielo más antiguas de la Tierra: el casquete de Guliya, que está situado al oeste de las montañas Kunlun, en la parte china de la meseta tibetana y a unos 6.700 metros de altura. Esta corteza de hielo, de 200 kilómetros cuadrados, comenzó a formarse antes de que finalizase la última edad del hielo.

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Para realizar el análisis se han usado nuevas técnicas más limpias y meticulosas a fin de que no haya contaminación: tanto perforar como extraer muestras del hielo hace que sea muy fácil contaminar el hielo con microorganismos o ADN actuales.

El hallazgo de virus desconocidos por la ciencia, según los autores de esta investigación, es particularmente relevante porque, a medida que el planeta se calienta debido al calentamiento global y derriten los glaciares, posiblemente se empiecen a reactivar muchos otros virus desconocidos, algunos de los cuales podrían ser mortales.

Según explica Zhi-Ping Zhong, investigador de la Universidad Estatal de Ohio y autor principal del estudio:

Los glaciares del planeta se están encogiendo rápidamente. Como mínimo, esto podría llevar la pérdida de archivos virales y microbianos (...) de los regímenes climáticos de la Tierra en el pasado; sin embargo, en el peor escenario posible, la fusión del hielo podría liberar patógenos al medio.

Gran parte de su superficie territorial está cubierta de hielo. No en vano, estamos ante la segunda capa de hielo más grande del mundo. Es Groenlandia. Sin embargo, tal y como ha constatado una observación a través de drones, su hielo sufre de inestabilidad.

Así, los investigadores dirigidos por la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, han podido estudiar cómo se forman las fracturas debajo de los lagos de agua de deshielo en la capa de hielo.

Drones resistentes

Empleando drones modificados lo suficientemente fuertes como para soportar las condiciones extremas del Ártico, desde un campamento en Store Glacier, en el noroeste de Groenlandiam se han hecho las primeras observaciones. Los drones fueron equipados con piloto automático y navegaron de manera autónoma a lo largo de rutas de vuelo preprogramadas en misiones que duraron hasta una hora cada una. De este modo, se contempló cómo se forman las fracturas debajo de los lagos de agua de deshielo en la capa de hielo de Groenlandia.

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Estas fracturas causan drenajes catastróficos de los lagos, en los que se transfieren grandes cantidades de agua superficial al ambiente sensible debajo del hielo.

Muchos de estos lagos pueden drenarse en solo unas pocas horas, creando cavernas conocidas como moulins, a través de las cuales el agua desciende al fondo de la capa de hielo. Así se pudo observar en directo cómo, tras una fractura, sn solo cinco horas, cinco millones de metros cúbicos de agua, el equivalente a 2.000 piscinas olímpicas, se escurrieron al fondo de la capa de hielo a través de la fractura.

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El nuevo estudio proporciona una idea de cómo podrían desencadenarse estas reacciones en cadena, a través de lagos que pueden drenar a través de fracturas existentes. Esta pérdida neta de hielo está creciendo, lo que hace que la capa de hielo de Groenlandia sea el mayor contribuyente al aumento global del nivel del mar. Según explica Tom Chudley, estudiante de doctorado en Scott Polar Research y piloto de drones del equipo:

Es posible que hayamos subestimado los efectos de estos glaciares en la inestabilidad general de la capa de hielo de Groenlandia. Es raro observar estos lagos de rápido drenaje, tuvimos la suerte de estar en el lugar correcto en el momento adecuado. Estos glaciares ya se están moviendo bastante rápido, por lo que el efecto de los lagos puede no parecer tan dramático como en los glaciares de movimiento más lento en otros lugares, pero el efecto general es de hecho muy significativo.

Recién descubierto por un equipo de investigadores, el hielo de dos millones de años de antigüedad de la Antártida proporciona una imagen más clara de las conexiones entre los gases de efecto invernadero y el clima en la antigüedad, lo que probablemente sirva para comprender mejor el cambio climático futuro.

Como se detalla en este estudio publicado en Nature, para lograrse se usó el aire atrapado en las burbujas en el hielo para medir los niveles de gases de efecto invernadero, dióxido de carbono y metano.

Efecto invernadero

El grupo responsable de este hallazgo fue dirigido por John Higgins y Yuzhen Yan de la Universidad de Princeton y Andrei Kurbatov de la Universidad de Maine, y aseguran que es la primera vez se puede estudiar un núcleo de hielo tan antiguo. Anteriormente, el núcleo de hielo completo más antiguo proporcionaba datos de hace 800.000 años.

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El núcleo de hielo con el hielo de 2 millones de años proviene de un área conocida como Allan Hills, que está a unos 130 kilómetros de la estación de investigación antártica de Estados Unidos conocida como Estación McMurdo.

La base está localizada en el extremo sur de la isla de Ross, a orillas del estrecho de McMurdo, y a 3500 km al sur de Nueva Zelanda. Es operada por el Programa Antártico de los Estados Unidos, una rama de la Fundación Nacional para la Ciencia. Y el núcleo de 2 millones de años fue perforado a una profundidad de 200 metros durante la temporada de campo 2015-16.

Es importante conocer estos datos más antiguos que los que se tenían hasta ahora porque, durante el último millón de años, el ciclo de glaciaciones seguido de períodos cálidos ocurrió cada 100.000 años. Pero entre hace 2,8 millones de años y hace 1,2 millones de años, esos ciclos fueron más cortos, alrededor de 40.000 años, y las glaciaciones fueron menos extremas.

Los investigadores descubrieron así que los niveles más altos de dióxido de carbono coincidían con los niveles en los períodos cálidos de los tiempos más recientes. Sin embargo, los niveles más bajos no alcanzaron las concentraciones más bajas encontradas en las glaciaciones de los últimos 800.000 años.

El equipo de investigación regresará a Allan Hills próximamente para recolectar grandes cantidades de hielo de 2 millones de años y buscarán muestras aún más antiguas.