Los avances en tecnología satelital de las últimas décadas han permitido a los científicos cartografiar con notable detalle el deshielo de las capas de hielo de la Tierra.
Las capas de hielo que fluyen y moldean la roca que tienen debajo dejan huellas de su actividad cuando se derriten, lo que aporta información fundamental.
Los inicios de túneles gigantes pueden aparecer en apenas unas décadas y expulsar agua que, de otro modo, podría acelerar el flujo del hielo hacia el océano.
Estos hallazgos pueden ayudar a los científicos a predecir cómo evolucionarán las capas de hielo actuales en las próximas décadas y siglos.
El agua de deshielo de la superficie que llega hasta la base de una capa de hielo —y el agua que se derrite allí directamente— desempeña un papel clave en la regulación del flujo de hielo. En última instancia, esta agua puede determinar la rapidez con que el hielo fluye hacia el océano y contribuye al aumento del nivel del mar.
Sin embargo, como los registros satelitales solo abarcan unas pocas décadas, no pueden indicarnos cómo responderá este proceso al calentamiento global sostenido durante el resto de este siglo y más adelante.
En un nuevo artículo, publicado en Quaternary Science Reviews, mostramos cómo se excavaron bajo antiguas capas de hielo, al final de las edades de hielo, enormes canales llamados «valles túnel».
En algunos casos, estos canales se formaron en apenas unos cientos de años, a medida que las capas de hielo retrocedían y expulsaban rápidamente el agua que había debajo, la cual, de otro modo, habría acelerado el flujo del hielo hacia el mar y aumentado su pérdida.
La pregunta clave es: ¿qué destino les espera a las capas de hielo que aún quedan en la Tierra mientras continúan el calentamiento y el deshielo?
La sorprendente rapidez con que pueden formarse estos valles túnel significa que los científicos deben empezar a tener en cuenta sus efectos en los modelos que describen cómo evolucionarán las capas de hielo actuales en las próximas décadas y siglos.
El deshielo
Las capas de hielo generan una cantidad colosal de agua al derretirse. En 2022, 18.000 millones de toneladas de agua de deshielo escurrieron de la capa de hielo de Groenlandia en solo tres días, cantidad suficiente para llenar 4.500 estadios de Wembley.
Esta agua de deshielo fluye por ríos sobre la capa de hielo y se acumula en lagos gigantes. Después puede abrirse paso a través de todo el espesor de la capa de hielo y liberar suficiente energía para rivalizar con la de las mayores centrales hidroeléctricas del mundo.
Cuando llega a la base de la capa de hielo, el agua puede lubricar el contacto entre el hielo y la roca sobre la que se desliza, acelerando el flujo del hielo hacia el océano, donde elevará el nivel del mar.
La capa de hielo de Groenlandia acaba de registrar su mayor episodio de deshielo de septiembre, un fenómeno que normalmente solo se observa en pleno verano.
Dado que se prevé que las temporadas de deshielo sean más largas e intensas en el futuro, comprender los efectos del consiguiente aumento del agua en la base de las capas de hielo de la Tierra, cómo se canaliza y con qué rapidez se expulsa será clave para predecir el ritmo de pérdida de hielo y el futuro aumento del nivel del mar.
El estudio de las antiguas capas de hielo
Aunque los registros satelitales ofrecen datos detallados sobre las capas de hielo de las últimas cuatro décadas, el registro geológico de los últimos millones de años contiene pruebas de múltiples ciclos de crecimiento y retroceso de las capas de hielo durante edades de hielo pasadas.
Además, si bien los satélites pueden observar fácilmente los cambios en la superficie de las capas de hielo, investigar qué ocurre bajo el hielo —que en algunos lugares puede tener varios kilómetros de espesor— es sumamente difícil.
Debemos considerar cómo cambian las capas de hielo en escalas de tiempo mucho más largas para comprender toda la variedad de comportamientos que pueden presentar en el futuro.
Las capas de hielo que fluyen y moldean la roca que tienen debajo dejan huellas de su actividad cuando se derriten. Estas formas del relieve pueden revelarnos mucho sobre lo que sucede en sus profundidades más oscuras e inaccesibles, por ejemplo, cómo se canaliza el agua bajo ellas y qué efectos tiene.
En el pasado, las capas de hielo cubrían regiones de la Tierra mucho más extensas que en la actualidad. En épocas de clima más frío, se extendían hasta las latitudes medias y cubrían de una gruesa capa de hielo partes de Europa, incluido el Reino Unido.
A medida que los cambios cíclicos de la órbita terrestre alrededor del Sol provocaron el calentamiento del clima, estas capas de hielo retrocedieron y dejaron en el registro geológico huellas de su agonía final.
Miles de canales gigantes —llamados valles túnel—, excavados por el agua de deshielo que escapaba durante la desglaciación de las capas de hielo británico-irlandesa y europea, yacen ahora bajo el lodo, en el fondo del mar del Norte.
Estos canales, que se muestran en el mapa de abajo, pueden medir hasta 150 kilómetros (km) de largo, 6 km de ancho y 500 metros de profundidad; cada uno tiene varias veces el tamaño del lago Ness, en Escocia.
El cambio climático provocado por el ser humano está haciendo que los márgenes de las últimas capas de hielo que quedan en la Tierra —situadas en regiones polares naturalmente más frías— experimenten condiciones similares a las que derritieron las capas de hielo ubicadas en latitudes más bajas durante la última desglaciación, que comenzó hace aproximadamente 20.000 años.
Analizar los canales gigantes formados por el deshielo de las capas de hielo nos ofrece una ventana a un futuro más cálido, que podemos aprovechar para aprender cómo podrían responder Groenlandia e incluso la Antártida.
La agonía final de las antiguas capas de hielo
Nuestro estudio anterior utilizó datos sísmicos —recopilados originalmente para detectar riesgos de perforación durante la búsqueda de petróleo y gas bajo el mar del Norte— y los reutilizó para obtener imágenes de las capas geológicas bajo la superficie terrestre.
Usamos estos datos para demostrar que los valles túnel influyen en el flujo de las capas de hielo durante períodos de calor climático extremo. La imagen de abajo muestra uno de estos valles, revelado al retirar virtualmente el fondo marino del mar del Norte. Las líneas rojas y negras alternas representan capas superpuestas de lodo y roca bajo el lecho marino.
Sin embargo, seguían sin respuesta preguntas apremiantes: ¿mediante qué mecanismos y con qué rapidez se excavan los enormes valles túnel? ¿Cómo se evacua el agua de deshielo a través de ellos? ¿Y cómo respondió el hielo de encima mientras el agua los atravesaba y drenaba?
Para responder a estas preguntas, nuestra nueva investigación combina datos sísmicos de última generación sobre los valles túnel con una nueva reconstrucción que registra cómo retrocedió, al calentarse el clima, la capa de hielo que cubrió el Reino Unido durante la última glaciación. Al derretirse, esta antigua capa de hielo elevó el nivel del mar 1,8 metros, y las reconstrucciones ofrecen el ejemplo mejor documentado del retroceso de una capa de hielo en todo el mundo.
La animación de abajo muestra el crecimiento y el retroceso de esta capa de hielo entre hace 31.000 y 15.000 años. Cada imagen representa el cambio en la forma de la capa de hielo cada 1.000 años, a medida que crecía y retrocedía por el Reino Unido (centro de la imagen), el mar del Norte (centro-derecha) y Escandinavia (derecha). Los colores de la capa representan la velocidad del hielo: los tonos azules indican un flujo más lento y los rojos, uno más rápido.
Nuevos hallazgos
Al combinar pruebas geológicas y simulaciones de modelos, mostramos que, bajo un calor extremo, pueden erosionarse enormes valles túnel bajo las capas de hielo en apenas unos cientos o unos pocos miles de años.
Esto se debe a que los excava principalmente el agua de flujo rápido y gran poder erosivo que circula por canales más pequeños, que suelen formarse en la base, mientras el hielo llena la mayor parte del valle por encima y presuriza el agua de esos canales.
Esto se muestra en el gráfico de abajo, que ilustra estos canales, alimentados por el deshielo en la base de la capa de hielo y por el agua de deshielo superficial que llega hasta la base a través de «molinos», conductos verticales que el agua corriente crea en el hielo.
Unos cientos de años pueden parecer mucho tiempo, pero este proceso es muy rápido en comparación con el ciclo de vida de una capa de hielo. Los inicios de estos túneles gigantes pueden aparecer en apenas unas décadas y expulsar agua que, de otro modo, podría acelerar el flujo del hielo hacia el océano.
Tradicionalmente, se considera que el drenaje del agua bajo las capas de hielo estabiliza el flujo de hielo al retirar el agua lubricante de su base. Por lógica, la rápida formación de valles túnel podría, por tanto, proteger las capas de hielo actuales frente a un colapso catastrófico si llegara a ser un factor a medida que aumentan las tasas de deshielo en un clima cada vez más cálido.
Sin embargo, no es tan sencillo. Nuestros detallados escaneos sísmicos en 3D muestran indicios característicos de hielo que se ha estancado —es decir, se ha detenido de repente—, pero que también ha fluido rápidamente dentro de los valles túnel.
