La Antártida está siendo estudiada a través de un método poco convencional: escuchar el hielo
En las regiones polares, gran parte de los cambios que experimentan las plataformas de hielo ocurren en lugares extremadamente difíciles de observar directamente. Las fracturas pueden desarrollarse debajo de la superficie, los desprendimientos pueden suceder a cientos de kilómetros de las estaciones científicas y las condiciones meteorológicas dificultan las observaciones continuas.
Por eso, investigadores de diferentes instituciones han desarrollado una estrategia que podría parecer inusual: escuchar el hielo.
Mediante sensores sísmicos e instrumentos conocidos como hidrófonos, capaces de registrar variaciones de presión y ondas acústicas bajo el agua, los científicos pueden detectar sonidos generados por fracturas, movimientos del hielo, desprendimientos de icebergs y otros procesos relacionados con la dinámica de las plataformas antárticas.
En el caso de la barrera o plataforma de hielo de Ross, estos registros han permitido estudiar cómo responde el enorme bloque flotante a las olas del océano y cómo se producen los llamados icequakes, pequeños eventos asociados con la fracturación del hielo.
Una precisión importante sobre la noticia
La idea de que actualmente se hayan desplegado micrófonos submarinos específicamente “frente a la barrera de hielo de Ross para cuantificar directamente las tasas de colapso de masa de hielo” necesita matizarse.
Sí existen investigaciones reales con hidrófonos en las proximidades de la plataforma de Ross y en el mar de Ross, pero los estudios publicados describen objetivos más específicos: registrar actividad acústica, estudiar icequakes, analizar la respuesta de la plataforma a las olas y comprender los procesos de fracturación y desprendimiento.
En otras campañas realizadas en el mar de Ross, particularmente cerca de las plataformas Nansen y Drygalski, los hidrófonos también fueron utilizados para estudiar el sonido producido por el hielo y documentar eventos de desprendimiento.
Esto es importante porque los sensores acústicos no pesan directamente cuánto hielo pierde la Antártida. Lo que hacen es proporcionar información complementaria que permite reconstruir y comprender los procesos que pueden conducir a la fracturación o al desprendimiento.
¿Qué es exactamente un hidrófono?
Un hidrófono es un sensor diseñado para detectar variaciones de presión y ondas sonoras bajo el agua. En oceanografía se utilizan para estudiar desde animales marinos hasta fenómenos geológicos y actividad producida por el hielo.
En la Antártida tienen una ventaja particular: el agua puede transportar las ondas acústicas a grandes distancias. Esto significa que un evento que ocurre lejos de una estación científica puede dejar una señal detectable por un instrumento situado en el fondo marino.
Cuando una grieta se propaga por una plataforma de hielo, cuando dos masas de hielo chocan o cuando un iceberg se desprende, parte de la energía mecánica puede transformarse en ondas que viajan por el hielo, el océano y, en determinadas circunstancias, el fondo marino.
Los científicos pueden analizar esas señales teniendo en cuenta factores como frecuencia, duración, intensidad y momento de llegada. Cuando varios sensores registran el mismo evento, también es posible utilizar las diferencias en los tiempos de llegada para estimar de dónde procedió la señal.
Investigaciones recientes han demostrado incluso que la combinación de datos sísmicos, hidroacústicos e infrasonidos puede localizar eventos de colapso de icebergs con una precisión de unos pocos cientos de metros.
La plataforma de hielo de Ross: una gigantesca pieza del sistema antártico
La plataforma de hielo de Ross es una de las estructuras de hielo flotante más importantes del planeta. Se extiende sobre una enorme superficie del océano y está conectada con el hielo continental de la Antártida.
El hielo que forma una plataforma de este tipo procede del continente, pero al llegar al océano comienza a flotar. Aunque la plataforma flotante por sí misma no produce un aumento directo del nivel del mar equivalente al que produciría el deshielo de hielo continental, cumple una función fundamental: actúa como una especie de barrera que ayuda a frenar el flujo de hielo que se encuentra detrás de ella.
Por eso, los científicos estudian con atención las fracturas y los cambios en su comportamiento.
La propia plataforma de Ross cubre más de 487.000 kilómetros cuadrados y tiene varios cientos de metros de espesor en determinadas zonas.
Su enorme tamaño hace imposible observar cada parte mediante instrumentos instalados en la superficie. De ahí la importancia de combinar satélites, estaciones sísmicas, mediciones oceanográficas, modelos informáticos e instrumentos acústicos.
Los “terremotos” del hielo
Uno de los fenómenos que pueden detectar estos sistemas son los denominados icequakes, o terremotos de hielo.
El término puede resultar engañoso porque no se trata necesariamente de terremotos tectónicos. En muchos casos, son señales producidas por procesos mecánicos dentro del hielo: fracturas, movimientos, deformaciones o interacciones entre masas de hielo.
Un estudio publicado en Geophysical Research Letters analizó precisamente la actividad sísmica de la plataforma de Ross y encontró una relación entre fuertes icequakes y la actividad de las ondas oceánicas de gravedad. Para realizarlo, los investigadores utilizaron una red de 34 estaciones sísmicas instaladas sobre la plataforma entre octubre de 2014 y noviembre de 2016, complementada con un hidrófono situado en el fondo marino cerca del frente de hielo.
El hidrófono estaba aproximadamente 6 kilómetros al norte del frente de la plataforma y a unos 741 metros de profundidad. Su función permitió registrar las variaciones de presión producidas por las ondas oceánicas y compararlas con los movimientos registrados por los instrumentos sísmicos sobre el hielo.
Los resultados mostraron que determinadas ondas oceánicas pueden ejercer una influencia importante sobre la dinámica del frente de la plataforma.
¿Qué tienen que ver las olas con las fracturas?
Las plataformas de hielo no son estructuras completamente inmóviles.
Aunque puedan parecer enormes bloques sólidos desde la superficie, están sometidas continuamente a fuerzas procedentes del océano, las mareas, el viento, las corrientes y el movimiento del propio hielo continental.
Cuando las olas llegan al borde de una plataforma, pueden producir movimientos verticales y horizontales. En determinadas condiciones, estas fuerzas pueden contribuir a generar tensiones dentro del hielo.
El estudio realizado en Ross encontró que los icequakes más fuertes cerca del frente de la plataforma presentaban una relación espacial y estacional con diferentes bandas de frecuencia de las ondas oceánicas. La actividad más intensa se observó especialmente durante el verano austral, cuando existe menos hielo marino y el oleaje puede alcanzar con mayor facilidad el frente de la plataforma.
Esto no significa que una ola aislada vaya a provocar el colapso de una plataforma gigantesca. Lo que demuestra es que el océano y el hielo están mucho más conectados dinámicamente de lo que puede parecer desde la superficie.
Un caso que demostró el potencial de escuchar el hielo
Uno de los ejemplos más claros de esta tecnología ocurrió en otra zona del mar de Ross: la plataforma de hielo Nansen.
En diciembre de 2015, investigadores desplegaron tres hidrófonos frente a la plataforma Nansen, cerca de la lengua de hielo Drygalski. Los instrumentos permanecieron registrando datos durante meses.
El 7 de abril de 2016, la parte frontal de Nansen se desprendió y produjo dos grandes icebergs. Los hidrófonos habían registrado cientos de señales acústicas de corta duración durante los meses anteriores.
Las señales se encontraban principalmente en un rango de 10 a 400 Hz y fueron interpretadas como señales criogénicas relacionadas con fracturas de la plataforma y con interacciones con el hielo marino. La mayoría se concentró entre enero y principios de marzo, semanas antes del desprendimiento observado mediante satélites.
Este caso fue especialmente interesante porque permitió comparar tres fuentes de información:
- Los sonidos registrados por los hidrófonos.
- Los movimientos sísmicos registrados en tierra o sobre el hielo.
- Las imágenes satelitales que mostraron el desprendimiento.
La comparación permitió reconstruir cómo se desarrolló el proceso antes y durante el evento.
El papel inesperado de una tormenta
El desprendimiento de Nansen también mostró que la fracturación y la separación final de un iceberg pueden ser procesos diferentes.
Los investigadores observaron una elevada actividad acústica relacionada con fracturas durante las semanas anteriores al evento. Sin embargo, los icebergs no se alejaron inmediatamente de la plataforma.
El 7 de abril se produjo un sistema de baja presión particularmente intenso, acompañado de fuertes vientos. Los datos meteorológicos indican que ese sistema fue el más intenso registrado durante los siete meses anteriores.
La interpretación propuesta por los investigadores es que una parte de la plataforma ya se había fracturado o desprendido parcialmente, pero permanecía retenida. Las condiciones atmosféricas y oceánicas posteriores ayudaron a liberar los icebergs.
Esto demuestra por qué estudiar solamente el momento en que aparece un iceberg en una imagen satelital no siempre cuenta toda la historia.
Los hidrófonos no están solos
Una de las principales ventajas de estas investigaciones es que los hidrófonos pueden combinarse con otros instrumentos.
Satélites
Los satélites permiten observar cambios en la superficie del hielo, medir desplazamientos y detectar cuándo se produce un desprendimiento.
Sismómetros
Los sismómetros registran las vibraciones generadas dentro del hielo y en el terreno. Pueden ayudar a determinar la ubicación y características de una fractura.
Hidrófonos
Los hidrófonos registran las ondas acústicas que llegan al océano. Son especialmente útiles para detectar eventos que producen energía acústica bajo el agua.
Sensores meteorológicos
La presión atmosférica, el viento y la temperatura ayudan a determinar qué condiciones ambientales estaban presentes cuando ocurrió un evento.
Modelos oceanográficos
Los modelos permiten estudiar cómo las olas, las mareas, las corrientes y las variaciones de temperatura del agua pueden interactuar con las plataformas de hielo.
La combinación de todas estas fuentes proporciona una imagen mucho más completa que cualquiera de ellas por separado.
Una red que lleva años escuchando el mar de Ross
Estos experimentos no son un hecho aislado.
La NOAA y el Korea Polar Research Institute han desarrollado durante años programas de monitoreo acústico en aguas antárticas. En 2017, por ejemplo, investigadores desplegaron seis hidrófonos en el mar de Ross, incluyendo instrumentos cerca de las plataformas Drygalski y Nansen.
El objetivo era estudiar el paisaje acústico de la región y registrar señales procedentes de icequakes, movimientos y temblores de icebergs y otros sonidos naturales. Los investigadores también buscaban estudiar la dinámica del hielo y otros componentes del ecosistema marino.
Posteriormente, los datos de estos sistemas se utilizaron para caracterizar durante largos periodos el paisaje sonoro de la región. Un estudio publicado en Frontiers in Marine Science describió sistemas hidroacústicos autónomos que funcionaron durante años en la polinia de Terra Nova y otras regiones del océano Austral.
La ventaja de utilizar sistemas autónomos es especialmente importante en la Antártida: los instrumentos pueden permanecer registrando durante meses o incluso años sin que los investigadores tengan que estar presentes continuamente.
¿Se puede saber cuánto hielo está perdiendo la Antártida solo con estos sensores?
No.
Esta es una de las principales precisiones que deben hacerse al hablar de esta tecnología.
Un hidrófono puede detectar una fractura o un desprendimiento, pero una señal acústica por sí sola no permite convertir directamente el sonido en toneladas de hielo perdido.
Para calcular cambios de masa se necesitan otras mediciones, como observaciones satelitales, mediciones de velocidad del hielo, cambios en el espesor, balance de masa y modelos glaciológicos.
Lo que aporta la acústica es otra pieza del rompecabezas: permite saber cuándo ocurren determinados procesos, con qué frecuencia suceden, dónde pueden estar produciéndose y qué relación tienen con factores externos.
Por eso, el valor de estos instrumentos está especialmente en el monitoreo continuo.
Si un sistema acústico registra un aumento sostenido de señales asociadas a fracturas, los investigadores pueden comparar ese comportamiento con imágenes satelitales, movimientos del hielo, mareas, oleaje y condiciones meteorológicas.
Hacia una vigilancia continua de las plataformas antárticas
La investigación acústica está evolucionando hacia sistemas capaces de permanecer durante largos periodos en el océano.
El programa de acústica de NOAA, junto con investigadores del Korea Polar Research Institute, plantea utilizar hidrófonos fondeados durante varios años para estudiar la actividad de las plataformas de hielo y los cambios en el océano Austral. Entre los objetivos del programa se encuentra utilizar la actividad de los icequakes para evaluar la estabilidad de diferentes plataformas y comprender mejor los procesos que preceden a grandes eventos de desprendimiento.
La posibilidad de contar con registros continuos es particularmente valiosa porque los desprendimientos grandes son relativamente poco frecuentes. Un equipo científico que visite la zona durante unas semanas podría simplemente no estar presente cuando ocurra un evento importante.
Un sensor autónomo, en cambio, puede permanecer escuchando durante todo el año.
¿Por qué importa estudiar estos sonidos?
Las plataformas de hielo funcionan como una especie de freno natural para parte del hielo que fluye desde el interior de la Antártida hacia el océano.
Cuando una plataforma pierde estabilidad, se fractura o retrocede, puede cambiar la forma en que el hielo continental situado detrás de ella se desplaza hacia el mar.
Por esta razón, comprender cómo, cuándo y por qué se fracturan las plataformas es una cuestión importante para la glaciología y para las proyecciones sobre el nivel del mar.
Además, la acústica permite estudiar procesos que serían muy difíciles de observar directamente. Un sonido puede revelar que una fractura está ocurriendo incluso cuando todavía no existe un cambio evidente en una imagen satelital.
El trabajo realizado en Ross y en otras zonas antárticas demuestra que el océano puede convertirse en una enorme vía de información científica: en lugar de limitarse a observar el hielo desde arriba, los investigadores pueden analizar también las señales que viajan por debajo de él.
Una nueva forma de observar un continente en transformación
La utilización de hidrófonos y redes sísmicas no sustituye a los satélites ni a las expediciones tradicionales. Los complementa.
La gran aportación de estas tecnologías consiste en transformar fenómenos que normalmente serían difíciles de observar en señales medibles y comparables a lo largo del tiempo.
Desde las ondas producidas por el océano hasta las pequeñas fracturas que preceden a un desprendimiento, el hielo antártico genera una enorme cantidad de información física. Los investigadores están desarrollando métodos para interpretar esas señales y relacionarlas con los cambios que experimentan las plataformas.
En el caso de la barrera de hielo de Ross, los estudios disponibles muestran que los sensores sísmicos y los hidrófonos ya han permitido detectar y estudiar la interacción entre el océano y el hielo, así como la actividad asociada con los icequakes. En otras zonas del mar de Ross, los hidrófonos también han documentado fracturas que precedieron a importantes desprendimientos.
La investigación todavía no permite afirmar que un “micrófono submarino” pueda, por sí solo, calcular la cantidad exacta de hielo que colapsará. Lo que sí está demostrando es que escuchar la Antártida puede proporcionar una herramienta poderosa para comprender sus cambios.
Y a medida que las redes de sensores funcionen durante periodos cada vez más largos, los registros acústicos podrían convertirse en una fuente adicional de información para detectar cambios en la estabilidad de las plataformas de hielo mucho antes de que algunos de ellos sean evidentes a simple vista.
