Los cables de fibra óptica se asocian normalmente con internet, pero un nuevo estudio ha demostrado cómo pueden aportar nuevos conocimientos sobre la evolución de las capas de hielo.
El estudio reveló que el movimiento de los glaciares de Groenlandia es mucho más complejo de lo que se pensaba.
La pérdida de hielo en Groenlandia se ha multiplicado por seis desde la década de 1980, y la capa de hielo que se derrite es ahora la principal causa del aumento del nivel del mar en el mundo.
Las observaciones realizadas con los cables explican por qué la capa de hielo de Groenlandia pierde tanta masa y ayudan a predecir los patrones futuros de pérdida de hielo y de aumento del nivel del mar.
Los cables de fibra óptica suelen evocar internet ultrarrápido, o quizás las molestias de las obras de instalación que levantan el pavimento. Pero ahora hay cables de este tipo que serpentean por el centro de la segunda mayor masa de hielo del planeta, la capa de hielo de Groenlandia.
Las tecnologías de fibra óptica nos permiten monitorizar la estructura interna de los glaciares con un nivel de detalle sin precedentes. En nuestro nuevo estudio, demostramos cómo la fibra óptica ofrece nuevos conocimientos extraordinarios sobre la evolución de las capas de hielo y cómo el movimiento de los glaciares de Groenlandia es mucho más complejo de lo que se pensaba.
La pérdida de hielo en Groenlandia ha aumentado seis veces desde la década de 1980, y la capa de hielo que se derrite es ahora el mayor contribuyente individual al aumento global del nivel del mar. Para predecir el futuro de la capa de hielo, incluidos sus preocupantes ritmos de deshielo, necesitamos comprender los procesos termodinámicos que actúan en su interior. Eso significa que debemos medir su temperatura con la mayor precisión posible.
Las condiciones de la superficie pueden detectarse con bastante facilidad mediante satélites o observaciones in situ, pero explorar las zonas más profundas de la capa de hielo, un bloque de hielo en movimiento de un kilómetro de espesor, es un desafío completamente distinto.
Aquí es donde entra en juego la fibra óptica. En cualquier red de banda ancha doméstica, la información viaja por cables de fibra óptica en forma de una serie de pulsos de luz. En nuestro trabajo utilizamos una idea similar, lanzando ráfagas de luz de un láser a lo largo de un cable.
Sin embargo, el cable no es perfectamente liso: por ello, a medida que la luz viaja, parte de ella se refleja en pequeños defectos de la pared del cable, de forma similar a como la luz rebota en los fragmentos reflectantes de una bola de discoteca. Cuando el cable cambia de temperatura o se estira ligeramente por pequeños terremotos, los defectos cambian y también lo hacen las características de los reflejos. Al monitorizar estos cambios de forma continua, construimos una imagen detallada de cómo es el glaciar en las profundidades, bajo su superficie helada.
Como parte del proyecto RESPONDER, financiado por la UE y con sede en el Scott Polar Research Institute, Universidad de Cambridge, instalamos un tramo de cable de fibra óptica de un kilómetro de longitud para explorar las propiedades de Sermeq Kujalleq, también conocido como Store Glacier, en el oeste de Groenlandia. Situado a 28 km del frente del glaciar, nuestro sitio de estudio avanza hacia el oeste a un ritmo de unos 500 metros al año.
Para colocar el cable, colegas de la Universidad de Aberystwyth utilizaron un taladro de agua caliente para perforar un orificio descendente de 1.040 metros a través del hielo antes de que introdujéramos el cable. El cable se conecta en la superficie a un ordenador, llamado interrogador, que emite y registra los pulsos láser.
Durante seis semanas monitorizamos el cable para determinar las diferencias de temperatura en las distintas capas del glaciar. También investigamos la rigidez del hielo, un indicador de la facilidad con que fluye el hielo, midiendo las variaciones en la velocidad con la que las vibraciones sísmicas viajan por el hielo a lo largo del cable: las vibraciones más rápidas pueden indicar hielo más rígido. Para ello, creamos nuestras propias ondas de choque caseras golpeando la superficie del glaciar con un mazo.
La anatomía de un glaciar
El resultado es la descripción más detallada hasta la fecha de la estructura térmica y mecánica del glaciar. La temperatura interna de los glaciares está controlada por unos pocos procesos clave. En su centro se encuentra un núcleo de hielo extremadamente frío y rígido. A medida que avanza hacia la costa, la superficie del glaciar se calienta hasta -6,5 °C, una temperatura tropical en comparación, debido a la luz solar y al aire más cálido.
Pero en la zona más cercana al suelo, el glaciar está aún más caliente, ya que el constante movimiento de los cristales de hielo internos genera calor. Si a esto se suma el calor que irradia de forma natural desde el interior de la Tierra, la temperatura del hielo se acerca a 0 °C.
A estas profundidades, el hielo coexiste con pequeños bolsillos de agua líquida, de forma similar a como la nieve se convierte en aguanieve. Llamamos a este hielo «templado» y, en términos de flujo glaciar y de pérdida de hielo a largo plazo, es ahí donde ocurre lo esencial. Por eso es fundamental comprender cuánto hielo templado tenemos.
¿Qué encontramos?
En primer lugar, el mapa de calor de nuestro glaciar mostró una variabilidad mucho mayor de la que esperábamos. Encontramos zonas concentradas de calor en áreas donde el hielo estaba especialmente deformado, incluso a profundidades relativamente someras, algo nunca antes observado en el hielo glaciar.
En segundo lugar, observamos tres capas de hielo distintas dentro del glaciar. Dos de ellas eran previsibles. Los 890 metros superiores del glaciar estaban formados por hielo frío y rígido. Debajo había hielo más antiguo y más débil, que data de la última edad de hielo. Este hielo es más débil porque contiene partículas de polvo de la edad de hielo, que alteran los enlaces entre los cristales de hielo individuales.
Pero la mayor sorpresa estaba oculta en los 70 metros inferiores del glaciar, donde encontramos una gran cantidad de hielo templado. Esto podría esperarse en entornos alpinos cálidos, pero a profundidades como estas en Sermeq Kujalleq, el calor necesario para producir agua líquida solo puede generarse mediante una deformación significativa del hielo: una prueba de lo dinámica que es la base de la capa de hielo.
Estas observaciones no solo ayudan a explicar por qué la capa de hielo de Groenlandia pierde tanta masa, sino que también nos ayudan a predecir los patrones futuros de pérdida de hielo y de aumento del nivel del mar.
