Debajo de una corriente de hielo que fluye rápidamente en la Antártida occidental, un equipo de científicos han descubierto un vasto acuífero rebosante de agua de mar que probablemente ha estado encerrada allí durante miles de años.
Esta es la primera vez que los científicos detectan agua subterránea debajo de una corriente de hielo en la Antártida, y el descubrimiento podría remodelar nuestra comprensión de cómo reacciona el gélido continente al cambio climático y qué tipos de organismos misteriosos acechan debajo de sus muchas plataformas de hielo.
Se puede pensar en el sistema de agua subterránea recién descubierto como una esponja gigante, compuesta de sedimento poroso y saturada con agua, dijo Chloe D. Gustafson, autora principal de un nuevo estudio sobre el acuífero enterrado, ex geofísica en el Observatorio Lamont-Doherty Earth de la Universidad de Columbia y ahora con sede en la Scripps Institution of Oceanography de UC San Diego.
Gustafson dijo en un comunicado:
“La ‘esponja’ que observamos tiene entre medio kilómetro y aproximadamente dos kilómetros de espesor [0.48 a 1.93 km], por lo que es bastante profunda”.
Agua de mar fósil
Gustafson y sus colegas describieron el acuífero considerable en un informe publicado el jueves (5 de mayo) en la revista Science. El acuífero se encuentra debajo de la misma corriente de hielo que un lago subglacial llamado lago Whillans, que se encuentra a una profundidad menor, a unos 800 metros bajo el hielo.
Winnie Chu, geofísica de glaciares de la Escuela de Ciencias Atmosféricas y de la Tierra del Instituto Tecnológico de Georgia, dijo en un comunicado:
“Para mí, el resultado más sorprendente es el gran volumen de agua contenida dentro del acuífero”.
Los autores estimaron que el enorme acuífero contiene más de 10 veces el volumen de agua contenido en el sistema menos profundo de lagos y ríos que se encuentran en la base de la plataforma de hielo. Este sistema poco profundo incluye el lago Whillans, que mide 60 kilómetros cuadrados de área y tiene unos 2.1 m de profundidad.
“Una resonancia magnética de la Tierra”
Los científicos han especulado durante mucho tiempo que enormes acuíferos podrían estar ocultos bajo el hielo antártico, en parte porque las corrientes de hielo y los glaciares del continente se deslizan sobre un lecho de sedimento permeable que el agua debería poder penetrar, dijo Chu. Sin embargo, hasta ahora, las limitaciones tecnológicas impedían que los investigadores recopilaran evidencia directa de sistemas hidrológicos tan profundos, es decir, sistemas formados por agua, explicó. En cambio, la investigación se centró en lagos y ríos relativamente poco profundos que se encuentran en o cerca de la base de los glaciares y las plataformas de hielo.
Para mirar más allá de estos sistemas superficiales hacia las profundidades ocultas debajo, Gustafson y sus colegas utilizaron una técnica llamada “imágenes magnetotelúricas”. Tomaron medidas de la corriente de hielo de Whillans en la Antártida occidental, un cinturón de hielo en movimiento que mide alrededor de 0.8 km de espesor y se mueve alrededor de 1.8 metros por día en sus flujos hacia la cercana plataforma de hielo de Ross.
Las imágenes magnetotelúricas se basan en campos electromagnéticos generados por los vientos solares que interactúan con la ionosfera de la Tierra, una densa capa de moléculas y partículas cargadas eléctricamente en la atmósfera superior. Cuando los vientos solares golpean la ionosfera, excitan las partículas internas y generan campos electromagnéticos en movimiento que penetran la superficie de la Tierra. Estos campos en movimiento luego inducen campos secundarios en el hielo, la nieve y los sedimentos, y son estos campos secundarios los que miden los instrumentos magnetotelúricos. El equipo enterró estos instrumentos en pozos poco profundos en la nieve y recopiló datos de aproximadamente cuatro docenas de ubicaciones diferentes en la corriente de hielo.
Gustafson dijo:
“Estos campos secundarios están estrechamente relacionados con la geología y la hidrología, específicamente”.
Lo que significa que el hielo se ve muy diferente de los sedimentos, el agua salada se ve diferente del agua dulce, etc.
Gustafson agregó:
“Esto es como tomar una resonancia magnética de la Tierra, y nuestra señal solo proviene del Sol interactuando con el campo magnético de la Tierra”.
Otros equipos de científicos habían usado antes esta mega resonancia magnética en la Antártida para examinar la corteza terrestre y el manto superior; estos estudios comenzaron ya en la década de 1990, según una revisión de 2019 en la revista Surveys in Geophysics. El equipo de Gustafson, en cambio, tomó medidas desde una profundidad menor, que se extiende desde la base del arroyo hasta unos 5 km de profundidad. Allí, descubrieron una espesa esponja sedimentaria con agua de mar increíblemente salada en sus mayores profundidades y agua dulce cerca de su parte más superficial, donde la esponja se acercaba a la corriente de hielo.
Este gradiente sugiere que los sistemas subglaciales poco profundos se conectan con el acuífero profundo, y que ambos probablemente influyan en el flujo de hielo de arriba, dijo Gustafson.
Chu agregó:
“En este momento, no está claro si el acuífero puede intercambiar agua de vez en cuando con la hidrología subglacial o si es una transferencia unidireccional”, donde el agua de la corriente de hielo se escurre y luego permanece almacenada en el acuífero durante algún tiempo.
Dependiendo del escenario, el acuífero puede estar lubricando la corriente de hielo al inyectar periódicamente agua en el sistema subglacial o puede estar extrayendo agua del sistema. Ambas dinámicas afectarían el flujo de la corriente de hielo de arriba, agregó Chu.
El intercambio de agua entre el sistema profundo y el sistema superficial también podría afectar qué tipos de vida microbiana crecen debajo de la corriente de hielo y cómo sobreviven esos microorganismos, dijo Gustafson. Esto se debe a que el flujo de agua líquida a través del acuífero y los lagos y ríos interconectados arriba impulsa el flujo de nutrientes a través del ecosistema. Además, el gradiente de agua salada a agua dulce da forma a los tipos de microbios que pueden sobrevivir en cada entorno.
Con respecto al agua más salada en las profundidades del acuífero, los autores plantearon la hipótesis de que el agua probablemente fluyó desde el océano hacia el sistema de aguas subterráneas hace unos 5.000 a 7.000 años, durante un período cálido a mediados del Holoceno, cuando la capa de hielo de la Antártida occidental se desmoronó.
Científicos estadounidenses perforaron con éxito en el lago Whillans, una extensión de agua subglacial que mide aproximadamente 3 kilómetros cuadrados y está escondida en las profundidades de la capa de hielo de la Antártida. Crédito: Zina Deretsky / NSF
El acuífero debajo de la corriente de hielo de Whillans es el primero en ser detectado, pero el equipo de investigación sospecha que tales sistemas hidrológicos se encuentran debajo de todas las corrientes de hielo en la Antártida y están a la espera de ser descubiertos. Es probable que estos sistemas de agua subterránea “se extiendan cientos de kilómetros hacia el interior de la capa de hielo”, dijo Gustafson. El próximo paso será recopilar evidencia de tales sistemas en otras partes del continente y comparar lo que encontraron en Whillans con otras regiones.
En particular, ¿cómo podría diferir el acuífero debajo del glaciar Thwaites, también conocido como el “Glaciar del Juicio Final”, del que está debajo de Whillans, y cómo estos sistemas profundos afectan el flujo y el derretimiento del hielo arriba. Los modelos actuales de flujo de hielo no tienen en cuenta tales acuíferos, por lo que será un área interesante de investigación en el futuro, dijo Gustafson.
Chu dijo:
“Todavía hay mucho que debemos aprender sobre la interconexión entre la hidrología del agua subterránea y el resto de la hidrología de la capa de hielo antes de que podamos decir algo concreto sobre cómo la hidrología del agua subterránea puede alterar los efectos del cambio climático en la Antártida”.
Los hallazgos de la investigación han sido publicados en la revista Science.
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