Estudo revela plumas e convecção térmica na camada de gelo da Groenlândia

Cientistas demonstraram que colunas gigantes, semelhantes a plumas, escondidas nas profundezas da camada de gelo da Groenlândia são alimentadas por convecção térmica lenta, e não pelo congelamento na base.

Essa circulação invisível faz com que parte do gelo mais profundo se mova de maneiras que as projeções atuais ainda não incorporam por completo, o que muda a forma como pesquisadores avaliam a futura contribuição da Groenlândia para a elevação do nível do mar.

Plumas no gelo profundo

Muito abaixo da superfície, imagens de radar revelam colunas imponentes nas quais camadas de gelo que antes pareciam planas - organizadas por idade - se curvam para cima a partir do embasamento rochoso.

Ao seguir essas camadas deformadas pelo norte da Groenlândia, Andreas Born, da Universidade de Bergen (UiB), mostrou que pequenos contrastes de temperatura em grandes profundidades conseguem manter uma circulação vertical contínua dentro de gelo sólido.

As colunas começam perto do fundo, empurram gelo mais quente para cima através de um entorno mais frio e, em seguida, se dobram e retornam para baixo nas bordas, formando um padrão autoalimentado que pode persistir por milhares de anos.

Esse tipo de movimento muda como as tensões se distribuem pela camada de gelo, abrindo caminho para as questões centrais sobre “maciez” e escoamento abordadas a seguir.

Calor faz o gelo mais macio se mover

Diferenças de temperatura dentro de uma camada de gelo podem se acumular lentamente, sobretudo onde a base se mantém relativamente quente.

Nessas circunstâncias, a convecção térmica - uma circulação lenta causada por variações de temperatura e densidade - pode forçar o gelo mais aquecido a subir.

À medida que o material ascendente esfria, a gravidade o faz descer pelas bordas, sustentando esse “reviramento” contínuo.

“Geralmente pensamos no gelo como um material sólido, então a descoberta de que partes da Camada de Gelo da Groenlândia de fato passam por convecção térmica, parecendo uma panela de massa fervendo, é tão maluca quanto fascinante”, disse Born.

Onde se formam plumas de gelo mais macio

As plumas apareceram com mais frequência no norte da Groenlândia, onde o gelo permanece espesso e avança mais lentamente em direção ao litoral.

Com espessura acima de cerca de 1.25 miles (2 kilometers), o gelo profundo tem “espaço vertical” suficiente para que material mais quente suba e depois afunde.

Já um fluxo superficial rápido e a ocorrência de muita neve tendem a achatar esse padrão, porque a neve recente empurra as camadas para baixo enquanto o gelo também se desloca lateralmente.

Esse conjunto de limitações ajuda a entender por que as maiores estruturas se concentram no norte, em vez de se espalharem por toda a ilha.

Localizando o gelo mais macio da Groenlândia

Em grandes profundidades, a equipe estimou que o gelo em partes do norte da Groenlândia pode ser aproximadamente dez vezes mais macio.

Em termos de modelagem, isso indica uma viscosidade menor - o quanto um material resiste a um escoamento lento - perto da base do gelo.

Como gelo mais quente se deforma com mais facilidade sob pressão, um leve aquecimento em profundidade deixa a coluna mais propensa a ascender.

Quando modelos assumem que o gelo profundo é rígido, eles podem chegar a um equilíbrio de tensões incorreto, mesmo que as velocidades na superfície pareçam bater.

Como esse movimento altera o escoamento

Com gelo mais macio em profundidade, a dinâmica da camada de gelo se transformou, porque o alongamento interno passou a suportar uma parcela maior da carga.

Com camadas profundas escoando com mais liberdade, houve menor dependência do deslizamento basal - o ato de o gelo escorregar sobre a rocha na sua base.

Colunas ascendentes elevaram gelo mais quente e macio para a região intermediária, enquanto corredores descendentes levaram gelo mais frio para baixo, em zonas de alta tensão.

Uma representação mais realista do fluxo profundo pode reduzir a faixa de números usada no planejamento costeiro futuro, mesmo antes de qualquer aquecimento adicional.

Por que o derretimento é incerto

Um gelo mais macio não significa, por si só, derretimento mais rápido, porque a fusão depende da energia disponível, e não apenas do escoamento.

O calor do ar mais quente e da água do oceano continua determinando a taxa de derretimento na superfície e nas bordas.

Mudanças no fluxo podem acelerar alguns glaciares ao abastecê-los com mais gelo, mas outras áreas podem desacelerar conforme as tensões se reequilibram.

Separar o quanto a convecção realmente importa exigirá mais medições dentro do gelo - não apenas computadores melhores.

Ferramentas emprestadas da geologia

Para colocar a hipótese à prova, o time da UiB recorreu a uma ferramenta normalmente usada para simular plumas ascendentes de rocha quente.

Em vez de um modelo clássico de camada de gelo, o grupo da UiB usou o ASPECT, um código de convecção do manto que acompanha como materiais de escoamento lento circulam.

Ao adaptar o ASPECT para representar uma “fatia” de gelo, eles verificaram se um pequeno aumento de temperatura poderia disparar um tombamento sustentado.

Esse intercâmbio permitiu aproveitar uma física do manto já bem testada e aplicá-la a um ambiente que a maioria das pessoas presume permanecer travado como um sólido.

Radar enxerga camadas ocultas

Ondas de rádio atravessam o gelo e retornam ao encontrar pequenas variações de química e densidade, desenhando linhas de camadas que podem ser acompanhadas.

Os cientistas chamam isso de radiostratigrafia - padrões de camadas vistos em dados de radar que penetra gelo - e as plumas aparecem como perturbações nesse desenho.

Quando as camadas se curvam para cima a partir da base, o sinal sugere que algo está se movendo verticalmente dentro do gelo.

Passagens repetidas de radar podem indicar se as colunas ainda estão crescendo hoje, oferecendo um teste direto para a convecção.

Convecção na Groenlândia e gelo mais macio

Projeções costeiras frequentemente giram em torno de um número: 24 feet (7.3 meters) de elevação global do nível do mar se a Camada de Gelo da Groenlândia desaparecesse, segundo notas do National Snow and Ice Data Center.

Estimativas de nível do mar dependem de modelos de fluxo do gelo, e pequenos ajustes no comportamento do gelo profundo podem ampliar a dispersão desses resultados.

“Nossa descoberta pode ser fundamental para reduzir incertezas em modelos do futuro balanço de massa da camada de gelo e da elevação do nível do mar”, disse Born.

Uma física mais fiel do gelo profundo pode diminuir a margem de adivinhação, mas as maiores variações ainda vêm de quanto aquecimento o mundo permitirá.

Ao interpretar as plumas como uma circulação movida por calor, um sinal estranho no radar passa a se conectar diretamente à física básica que controla o escoamento do gelo.

Os próximos passos exigirão furos de sondagem, testes em laboratório e simulações atualizadas antes que planejadores tratem o gelo profundo mais macio como um parâmetro padrão.