Debido a su gruesa y vasta capa de hielo, la Antártida aparece como una masa de tierra única y continua centrada sobre el Polo Sur y que abarca ambos hemisferios del mundo. El sector de la capa de hielo del hemisferio occidental tiene la forma del pulgar de un cronómetro, una metáfora adecuada, ya que la capa de hielo de la Antártida occidental está en movimiento. Bajo la influencia del calentamiento de los océanos y la atmósfera de la Tierra, la capa de hielo ubicada en la Antártida occidental se está derritiendo, fluyendo hacia afuera y reduciendo su tamaño, todo a un ritmo asombroso.
Gran parte del debate sobre el derretimiento de enormes capas de hielo en tiempos de cambio climático gira en torno a sus efectos sobre los humanos. Esto tiene sentido: millones de personas verán sus hogares dañados o destruidos por el aumento del nivel del mar y las marejadas ciclónicas.
Pero, ¿qué pasará con la propia Antártida cuando las capas de hielo se derritan?
En capas de sedimentos acumulados en el fondo marino durante millones de años, investigadores como nosotros encuentran evidencia de que cuando la Antártida Occidental se derritió, hubo un rápido aumento de la actividad geológica terrestre en el área. La evidencia predice lo que nos depara el futuro.
Un viaje de descubrimiento
Hace apenas 30 millones de años, una capa de hielo cubría la mayor parte de lo que hoy llamamos Antártida. Pero durante la época del Plioceno, que duró desde hace 5,3 millones a 2,6 millones de años, la capa de hielo de la Antártida occidental retrocedió dramáticamente. En lugar de una capa de hielo continua, sólo quedan altas capas de hielo y glaciares en las cimas de las montañas o cerca de ellas.
Hace unos 5 millones de años, las condiciones alrededor de la Antártida comenzaron a calentarse y el hielo en la Antártida occidental comenzó a reducirse. Hace unos 3 millones de años, toda la Tierra entró en una fase de clima cálido, similar a lo que está ocurriendo hoy.
Los glaciares no son estacionarios. Estas grandes masas de hielo se forman en la tierra y fluyen hacia el mar, moviéndose sobre rocas y raspando material del paisaje que cubren, y transportando esos escombros a medida que el hielo se mueve, casi como una cinta transportadora. Este proceso se acelera a medida que el clima se calienta, al igual que el desprendimiento del mar, que forma icebergs. Los icebergs cargados de escombros pueden luego transportar ese material rocoso continental hacia el mar, arrojándolo al fondo marino a medida que los icebergs se derriten.
El buque perforador JOIDES Resolución está en posición para realizar perforaciones en aguas profundas en el exterior del Mar de Amundsen durante la Expedición 379 del Programa Internacional de Descubrimiento de Océanos. Cerca del barco se ven icebergs modernos. Phil Christie, CC BI-NC-ND
A principios de 2019, nos unimos a un importante viaje científico, la Expedición 379 del Programa Internacional de Descubrimiento del Océano, al Mar de Amundsen, al sur del Océano Pacífico. Nuestra expedición tenía como objetivo recuperar material del fondo marino para descubrir qué sucedió en la Antártida Occidental durante el período de deshielo hace tanto tiempo.
A bordo del barco perforador JOIDES Resolución, los trabajadores bajaron el taladro casi 13.000 pies (3.962 metros) hasta el fondo del mar, luego perforaron 2.605 pies (794 metros) en el fondo del océano, directamente frente a la costa desde la parte más vulnerable de la capa de hielo de la Antártida occidental.
La perforadora extrajo largos tubos llamados "núcleos", que contienen capas de sedimentos depositados entre hace 6 millones de años y la actualidad. Nuestra investigación se centró en fragmentos de sedimentos de la época del Plioceno, cuando la Antártida no estaba completamente cubierta de hielo.
A bordo del barco perforador JOIDES Resolución, Keiji Horikawa examina un núcleo que contiene arcilla de grava transportada por un iceberg y cubierta por finas capas de limo. Christine Siddovai, CC BI-ND Un hallazgo inesperado
Mientras estábamos a bordo, una de nosotros, Christine Siddaway, se sorprendió al descubrir un guijarro de arenisca inusual en una parte perturbada del núcleo. Los fragmentos de arenisca eran raros en el núcleo, por lo que el origen del arco era de gran interés. Las pruebas mostraron que la grava provenía de montañas en lo profundo del interior de la Antártida, aproximadamente a 1.300 kilómetros (800 millas) del sitio de perforación.
Para que esto sucediera, los icebergs deben haberse desprendido de glaciares que fluían desde las montañas interiores y luego flotaban hacia el Océano Pacífico. La grava proporcionó evidencia de que en el interior de la actual Antártida existía un paso oceánico de aguas profundas, en lugar de la gruesa capa de hielo actual.
Después de la expedición, cuando los investigadores regresaron a sus laboratorios locales, este hallazgo fue confirmado mediante análisis de lodo, limo, fragmentos de roca y microfósiles encontrados también en el núcleo de sedimento. Las propiedades químicas y magnéticas del material del núcleo revelaron una cronología detallada del retroceso y avance de la capa de hielo a lo largo de muchos años.
Los núcleos de perforación muestran marcadores importantes de eventos durante la época del Plioceno: a la derecha, la flecha roja indica una capa de ceniza volcánica que hizo erupción del volcán de la Antártida occidental hace unos 3 millones de años. A la izquierda hay una sección que ilustra las finas capas de barro que marcan el inicio de las condiciones glaciales. Cubre una gruesa capa de material de grava que caen los icebergs durante las condiciones interglaciales. El cuadro blanco indica una zona estrecha que contiene una firma isotópica única. Expedición IODP 379, Operador científico de resolución JOIDES, CC BI
Una pista clave provino de los análisis dirigidos por Keiji Horikawa. Intentó comparar las finas capas de limo del núcleo con rocas del continente para comprobar la idea de que los icebergs transportaban dichos materiales a largas distancias. Cada capa de lodo se depositó inmediatamente después de un episodio de desglaciación, cuando la capa de hielo retrocedió, lo que creó una capa de arcilla gravilla transportada por el iceberg. Al medir las cantidades de varios elementos, incluidos el estroncio, el neodimio y el plomo, pudo vincular capas delgadas específicas de lodo en los núcleos de perforación con firmas químicas en un afloramiento en las montañas Ellsworth, a 1.400 kilómetros de distancia.
Horikawa descubrió no sólo un ejemplar de este material, sino hasta cinco capas de barro depositadas hace entre 4,7 y 3,3 millones de años. Esto sugiere que la capa de hielo se derritió para formar un océano abierto, y luego la capa de hielo volvió a crecer, llenando el interior, repetidamente, durante cortos períodos de miles a decenas de miles de años.
Esta animación muestra una simulación de modelo numérico de las fluctuaciones de la capa de hielo de la Antártida durante millones de años. El modelo está impulsado por la evolución temporal de las temperaturas oceánicas y atmosféricas; la capa de hielo se expande en respuesta al enfriamiento y se contrae a medida que aumentan las temperaturas. La ubicación del núcleo de sedimento de la Expedición 379 del IODP está marcada con un asterisco y una línea discontinua. Este modelo de simulación proporciona una posible reconstrucción del comportamiento de la capa de hielo durante un evento de retroceso/avance hace aproximadamente 3,6 millones de años. La simulación fue validada mediante comparación con un conjunto de información geológica. Creando una imagen más completa
Su compañera de equipo Ruthie Halberstadt combinó esta evidencia química y el tiempo en modelos informáticos que muestran cómo surgió el archipiélago de islas heladas y escarpadas cuando el océano reemplazó las gruesas capas de hielo que ahora llenan las cuencas interiores de la Antártida.
Los mayores cambios se produjeron a lo largo de la costa. Las simulaciones de modelos muestran un rápido aumento en la producción de icebergs y un dramático retroceso del borde de la capa de hielo hacia las montañas Ellsworth. El mar de Amundsen estaba lleno de icebergs por todos lados. Las rocas y grava incrustadas en los glaciares flotaron en el mar dentro de los icebergs y cayeron al fondo del mar cuando los icebergs se derritieron.
La evidencia geológica de larga data de la Antártida y de otras partes del mundo muestra que a medida que el hielo se derrite y se desprende de la tierra, la tierra misma se eleva porque el hielo ya no la presiona. Ese cambio puede causar terremotos, especialmente en la Antártida occidental, que se encuentra sobre áreas particularmente calientes del manto de la Tierra que pueden recuperarse rápidamente cuando el hielo que las cubre se derrite.
La liberación de presión sobre la tierra también aumenta la actividad volcánica, como está sucediendo hoy en Islandia. La evidencia de esto en la Antártida proviene de una capa de ceniza volcánica que Siddoway y Horikawa identificaron en los núcleos, formada hace 3 millones de años.
La pérdida y el levantamiento de hielo en la Antártida occidental hace mucho tiempo también provocaron avalanchas masivas de rocas y deslizamientos de tierra en rocas fracturadas y erosionadas, formando paredes de valles glaciares y acantilados costeros. Los derrumbes submarinos han desplazado enormes cantidades de sedimentos de la plataforma marina. Al perder el hielo de los glaciares y el agua del océano, enormes masas de roca se desprendieron y se inclinaron hacia el agua, produciendo tsunamis que causaron aún más destrucción costera.
La rápida aparición de todos estos cambios convirtió a la Antártida Occidental desglaciada en un escaparate de lo que se ha llamado "geología catastrófica".
El rápido aumento de la actividad recuerda lo que ocurrió en otras partes del planeta en el pasado. Por ejemplo, al final de la última edad de hielo en el hemisferio norte, hace entre 15.000 y 18.000 años, la región entre Utah y Columbia Británica estuvo sujeta a inundaciones debido al estallido de lagos de agua de deshielo de los glaciares, el rechazo de tierras, las avalanchas de rocas y el aumento de la actividad volcánica. En la costa de Canadá y Alaska, estos acontecimientos todavía ocurren hoy.
Los científicos están investigando el vínculo entre el derretimiento de los glaciares y las erupciones volcánicas. Retiro dinámico de la capa de hielo
El análisis de nuestro equipo de la composición química de las rocas muestra claramente que la Antártida Occidental no está necesariamente atravesando un cambio gradual y masivo de cubierta de hielo a libre de hielo, sino que se mueve de un lado a otro entre estados muy diferentes. Cada vez que una capa de hielo ha desaparecido en el pasado, ha provocado un caos geológico.
La implicación futura para la Antártida Occidental es que volverán a producirse acontecimientos catastróficos cuando su capa de hielo colapse. Esto sucederá una y otra vez a medida que la capa de hielo retroceda y avance, abriendo y cerrando conexiones entre diferentes áreas de los océanos del mundo.
Este futuro dinámico puede traer respuestas igualmente rápidas en la biosfera, como la proliferación de algas alrededor de los icebergs oceánicos, lo que provocará una afluencia de especies marinas a las rutas marítimas recientemente abiertas. Vastas extensiones de tierra en las islas de la Antártida Occidental se abrirían entonces al crecimiento de una cubierta de musgo y vegetación costera que haría que la Antártida fuera más verde que su actual blanco helado.
Nuestros datos sobre el pasado del Mar de Amundsen y el pronóstico resultante indican que los cambios terrestres en la Antártida Occidental no serán lentos, graduales o imperceptibles desde una perspectiva humana. En cambio, es probable que se repita lo que ha sucedido en el pasado: cambios geológicamente rápidos que a nivel local se sienten como eventos apocalípticos como terremotos, erupciones, deslizamientos de tierra y tsunamis, con consecuencias a nivel mundial.
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