La capa de hielo más grande de la Tierra es más vulnerable al derretimiento de lo que se pensaba

Un cristal raro, translúcido, blanco y negro que permaneció en una caja durante 30 años ha llevado a los científicos a un sorprendente descubrimiento: la capa de hielo de la Antártida Oriental, que contiene el 80 por ciento del hielo del mundo, puede ser aún más vulnerable al calentamiento de lo que se creía.

Los científicos habían determinado que esta capa de hielo se retiró por última vez hace unos tres millones de años. Pero un nuevo artículo publicado en la revista Nature sugiere, basado en un estudio de cristales recolectados en la región, que una gran parte se derrumbó hace solo 400.000 años. Lo más sorprendente de todo es que los cálculos del equipo sugieren que el cambio drástico ocurrió durante un período cálido prolongado pero relativamente suave.

Durante ese período de tiempo, la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera nunca aumentó mucho, alcanzando un máximo de solo 300 partes por millón (ppm), dice David Harwood, quien estudia la historia glacial antártica en la Universidad de Nebraska en Lincoln.

"Eso es lo que da miedo", dice Harwood. Los niveles modernos de dióxido de carbono superaron las 300 ppm en 1915 y actualmente se sitúan en 410 ppm. En los próximos siglos, ese dióxido de carbono adicional podría elevar las temperaturas y el nivel del mar, muy por encima de lo que sucedió hace 400.000 años, dice. "Esto no es un buen augurio para el futuro".

Se prevé que las otras capas de hielo del mundo, incluidas las de Groenlandia y la Antártida occidental, perderán hielo en el próximo siglo. Groenlandia se encuentra lejos del Polo Norte, exponiéndose al aire cálido y la Antártida Occidental se encuentra en un amplio recipiente que se sumerge por debajo del nivel del mar, exponiéndose a las cálidas corrientes oceánicas. Pero la capa de hielo de la Antártida Oriental se consideró más segura, ya que ocupa el frío Polo Sur y la mayor parte se encuentra en una tierra que lo protege del calor del océano.

"Durante décadas, la capa de hielo de la Antártida Oriental ha sido vestida con esta armadura de invencibilidad", dice Slawek Tulaczyk, un glaciólogo de la Universidad de California, Santa Cruz, que participó en la investigación. Hablar de reducirlo "hasta hace poco era impensable".

Si estos nuevos descubrimientos se confirman, entonces la Antártida Oriental puede contribuir al aumento del nivel del mar antes de lo esperado. Es posible que los gases de efecto invernadero que los seres humanos han producido hasta la fecha ya se hayan bloqueado en 12 metros del eventual aumento del nivel del mar de todos los glaciares que se prevé que se derritan en los próximos siglos, incluidos los de la Antártida Oriental.

Resolviendo un misterio

Este descubrimiento surgió de un estudio de las delicadas capas de un cristal blanco y negro de las profundidades de la capa de hielo. Tulaczyk y Terry Blackburn, geoquímico de la UC Santa Cruz, se encontraron con el cristal mientras estudiaban algo más. Comenzó en el año 2017, cuando visitaron Taylor Valley, en la costa de la Antártida Oriental, para investigar un misterio: las mediciones realizadas por ellos y por otros científicos habían demostrado que el agua que se filtraba por el suelo era inusualmente alta en uranio.

"Esta señal venía de otro lugar" más allá del valle, dice Graham Edwards, estudiante de doctorado de Blackburn que también estaba en ese viaje. Y entonces buscaron la fuente de la señal de uranio, esperando que pudiera revelar algo interesante sobre la historia de la capa de hielo.

Aunque la mayoría de la gente conoce el uranio como combustible nuclear, se encuentran pequeñas huellas de este en las rocas, en los ríos y en los océanos del mundo. La mayor parte existe en una forma pesada, llamada uranio-238. Pero mezclado con él, los científicos siempre encuentran algunos átomos de una versión más ligera, llamada uranio-234, que se produce cuando su primo más pesado sufre una descomposición radiactiva. En todos los océanos del mundo, la proporción de estas dos formas es relativamente constante: aproximadamente un átomo de uranio-234 por cada 16.000 átomos de uranio-238.

Los científicos teorizan que cuando una capa de hielo cubre un continente durante mucho tiempo, el agua atrapada debajo de este acumula lentamente uranio 234. Esto sucede cuando el uranio-238 en las rocas y en la grava debajo del hielo se descompone, arrojando átomos de uranio ligero al agua, donde se acumulan con el tiempo.

El agua que se filtra a través del Valle de Taylor es inusual porque contiene de dos a cinco veces el nivel habitual del uranio 234 más ligero. "Esos fluidos han estado en contacto con la roca durante un período de tiempo significativo", especula Blackburn.

Por lo tanto, medir la cantidad de uranio-234 debajo de la capa de hielo de la Antártida Oriental podría proporcionar pistas sobre cuánto tiempo ha pasado desde el retiro más reciente de la capa de hielo.

Desbloqueando las rocas

Sin embargo, nadie había medido el uranio 234 debajo de una capa de hielo. Entonces Blackburn, Edwards y Tulaczyk se propusieron tratar de encontrar minerales que se formaron en el agua debajo de la de la Antártida Oriental. Esas rocas podrían registrar cuánto uranio-234 había en el agua donde fueron creadas, lo que a su vez podría revelar cuándo se había derretido por última vez la lámina.

Encontrar rocas debajo de la capa de hielo puede sonar como un sueño imposible, pero Tulaczyk y Blackburn sabían de un lugar donde las rocas debajo del hielo llegan a la superficie, un área llamada Elephant Moraine, justo sobre las  montañas del Valle Taylor.

Miles de rocas cubren el hielo allí. Se levantan del fondo del hielo sobre una cresta de montaña enterrada, como una ola rompiendo a un ritmo glacial. Los vientos secos constantes evaporan la superficie del hielo varios centímetros al año, por lo que las rocas eventualmente llegan a la superficie.

Durante la década de 1980, un científico de la Universidad Estatal de Ohio recolectó cientos de rocas de Elephant Moraine. La mayoría eran granitos, areniscas y basaltos que se formaron antes de que la capa de hielo cubriera el continente. Pero entre estos, encontró algunos trozos misteriosos de cristal, que permanecieron en la colección durante 30 años, hasta que Blackburn leyó sobre ellos y adquirió tres del Depósito de rocas polares de OSU en el año 2019.

Una de las rocas era especialmente llamativa, con bandas alternas delgadas de papel de color opal blanco cremoso y calcita ámbar o negra apiladas como anillos de árbol en todas partes.

Blackburn desprendió las capas individuales y determinó sus edades midiendo su uranio-234 y otro elemento radiactivo, el torio-230, en el que el uranio se descompone a una velocidad conocida. Descubrió que las capas en la roca del tamaño de un puño se habían formado en un lapso de 120.000 años, comenzando hace unos 270.000 años.

Luego midió el porcentaje del uranio 234 más ligero en cada capa. Pensó que sería constante de una capa a la siguiente, porque, dice, "existen estas ideas de que la capa de hielo de la Antártida Oriental había sido estable durante millones de años".

Para su sorpresa, los cristales le dijeron algo muy diferente: la cantidad de uranio 234 en las capas sucesivas en realidad aumentaba en un 50 por ciento. En el mundo preciso de la geoquímica, "este es un cambio masivo", dice Blackburn. Otros dos cristales en capas de Elephant Moraine mostraron resultados similares.

Ese hallazgo podría significar solo una cosa: la capa de hielo de la Antártida Oriental se había retirado más recientemente de lo que nadie pensaba. Cuando el hielo desapareció, el agua debajo de él se derramó en el océano, restableciendo la cantidad de uranio 234 a un nivel bajo. Solo después de que la capa de hielo volviera a crecer, el uranio 234 comenzó a acumularse nuevamente debajo de ella; fue esa acumulación la que fue capturada en los cristales.

Tampoco fue un pequeño retiro, dice Tulaczyk. Para que el agua de mar se acercara a Elephant Moraine, el hielo habría tenido que retirarse a 644  kilómetros de su costa actual. Elephant Moraine se encuentra al borde de una vasta área, llamada Wilkes Basin, donde el lecho rocoso y helado cae hasta 1524 metros bajo el nivel del mar, exponiendo el hielo a las profundas corrientes oceánicas que podrían haber derretido su parte inferior.

Tulaczyk estima que en un área de 298.000 kilómetros cuadrados (aproximadamente del tamaño de Arizona), la capa de hielo se adelgazó por miles de metros, hasta que se despegó de su lecho y flotó en el océano. Debilitado, no podía soportar tanto hielo río arriba y la Cuenca de Wilkes perdió más de 1.042.000 kilómetros cúbicos de hielo, lo suficiente como para elevar el nivel del mar de 3 a 4 metros.

Sucedió antes

Los nuevos resultados completan detalles muy necesarios, dice Maureen Raymo, geóloga marina del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty en Nueva York. Estudia antiguas costas de todo el mundo que ahora se asientan sobre las olas, con arena, conchas y madrigueras de camarones fósiles. Esas costas se muestran varias veces cuando los niveles del mar eran más altos en el pasado, incluso hace 400.000 años, cuando ella estima que alcanzaron su punto máximo en algún lugar entre 10 y 13 metros más altos que los niveles actuales.

Groenlandia, la Antártida occidental y otros glaciares a nivel mundial podrían contribuir a 9 metros de altura si se derriten. Agregar otros 3 a 4 metros de la Cuenca de Wilkes en la Antártida Oriental "es completamente consistente" con esas estimaciones, dice Raymo.