Construyendo aparatos electrónicos que puedan sobrevivir bajo la capa de hielo de Groenlandia

A través del programa del satélite GRACE, los investigadores han demostrado que la capa de hielo de Groenlandia está perdiendo terreno 280 mil millones de toneladas De hielo cada año, eso es aproximadamente 1,5 veces Millones de piscinas olímpicas. Para glaciares como los de Groenlandia y la Antártida, la mayor parte del agua derretida termina en el océano, con las consecuencias ya notables del aumento del nivel del mar.

Las mejores predicciones del aumento futuro del nivel del mar requerirán que comprendamos qué está haciendo el agua de deshielo dentro de los glaciares, especialmente debajo de ellos. Pero para hacerlo, los investigadores deben tomar medidas Al otro lado de Glaciar. A principios de este mes, un ingeniero eléctrico y científico del hielo Dr. Michael Pryor Jones Y sus ayudantes en Reino Unido, Suiza, Dinamarca y Canadá Publicado Su versión rediseñada de la sonda de radio subglacial:Y Cryoegg– Ayudar en el estudio de la “fontanería” tierra adentro de los glaciares.

Barreras de hielo

los Flujo de agua derretida Los glaciares pueden terminar a través y debajo de ellos en pequeñas bolsas, grandes lagos o ríos de rápido movimiento, cada uno desestabilizando el glaciar sobre ellos en diferentes grados. Los lagos subglaciales pueden transformar partes enteras de un glaciar. Por el contrario, los ríos subglaciales dirigen el agua de deshielo a un área más pequeña, provocando relativamente menos movimiento glaciar.

Los investigadores utilizaron señales de radio e imágenes de satélite para determinar el tamaño Redes hidrológicas Y lagos bajo los glaciares. Pero se sabe poco sobre la velocidad a la que se mueven estas aguas o cuánto tiempo serpentean en su camino hacia el océano. La única forma de responder a estas preguntas es tomando medidas debajo del iceberg.

Los glaciares, especialmente los glaciares y los orificios de drenaje, llamados moulins, son demasiado peligrosos para explorarlos en persona. El agua derretida se vierte a través del gordolobo a una velocidad de 4 toneladas métricas por segundo y el hielo gira con frecuencia. Los glaciólogos han experimentado con accesorios experimentales en la parte superior de los glaciares, así como con tentáculos que cuelgan a través de pozos en la capa de hielo. Pero estos generalmente solo duran unas pocas semanas antes de que los glaciares se hayan movido lo suficiente como para atrapar cables o enredos irremediables y hacer que la configuración sea inutilizable.

La solución fue diseñar sensores inalámbricos que se lanzarían a la red subglacial. Sin embargo, rápidamente se hizo evidente que los investigadores no podían contar con recuperar estas mediciones cuando las sondas salían del glaciar; siempre se quedaban atascadas. Una serie de experimentos, incluido uno con una flota de Pato de goma Publicado por la NASA, las cosas que entran en los glaciares rara vez se vuelven a ver.

Esto ha inspirado a bastantes dispositivos que transmiten medidas en tiempo real. Al otro lado de Hielo mientras la sonda se mueve debajo del glaciar. El más reciente, Cryoegg, se ha estado trabajando durante casi 10 años, y Prior Jones y el equipo lo diseñaron explícitamente para mediciones a través de hielo profundo.

Profundidades de hielo

El diseño es una sonda resistente al agua y a la presión del tamaño de una toronja que ahora puede enviar mediciones a través de 1,3 kilómetros de hielo. Está alimentado por una batería que le permite enviar mediciones cada dos horas hasta por un año. Los componentes incluyen tecnología de enlace inalámbrico reutilizada de medidores de agua y gas en Francia y una caja de mecanismo resistente a la presión.

Cryoegg está equipado para responder tres preguntas: ¿Cuál es la temperatura? ¿Cuánta presión hay? ¿Y cuánto tiempo estuvo fluyendo el agua circundante a través y debajo del glaciar?

La vida del agua se puede aproximar por su conductividad eléctrica. El agua de deshielo fresca es casi pura, pero fluye a través del glaciar, especialmente cuando entra en contacto con rocas y sedimentos, ya que recoge minerales y sólidos disueltos. Estas sustancias, a su vez, cambian la conductividad eléctrica del agua.

En conjunto, estas mediciones proporcionan pistas sobre la rapidez con la que se está agotando el glaciar. Por ejemplo, las presiones bajas indican que el agua puede escapar fácilmente, mientras que las presiones más altas indican que el agua está atrapada. Además, cuanto mayor sea la conductividad, es más probable que el agua permanezca debajo del glaciar.

“Actualmente hay tan pocas mediciones bajo el hielo que los diseñadores tienen muy pocos datos sobre los efectos de los cambios en la estructura del sistema de drenaje”, dijo la Dra. Liz Bageshaw, colaboradora de Prior Jones. “Somos parte de un esfuerzo mucho mayor de personas que miden todos estos procesos diferentes para incorporarlos a modelos de capas de hielo más amplios”.

Esperando en la fila

Cryoegg aún no se ha lanzado para una prueba completa, pero los investigadores lo han probado (atado a una cuerda) bajo los glaciares de Groenlandia y los Alpes suizos. Dado que el dispositivo ha pasado todas sus pruebas hasta la fecha, el equipo planea lanzar el primer Cryoegg en el Northeast Greenland Glacier Stream (NEGIS), uno de los glaciares de movimiento más rápido conocidos. Esperan que las mediciones de Cryoegg puedan darles más información sobre por qué estos glaciares se mueven tan rápido.

También están en el proceso de comprimir aún más Cryoegg y expandir el rango de señal a 2.5 kilómetros de hielo, la profundidad promedio de la capa de hielo central de Groenlandia. También en proceso: ampliar el rango entre el Cryoegg y el receptor de radio, no solo en términos de profundidad sino también en términos de distancia de superficie.

Una de las mayores restricciones en esta etapa es el acceso a los pozos, que generalmente se financian e implementan a través de la cooperación internacional. Aunque sería ideal desplegar eventualmente los Cryoeggs en todo el mundo, hay una larga fila de otros investigadores esperando usar los pozos disponibles para sus propios estudios. Mientras tanto, la primera prueba será para ver qué datos se envían desde el primer vuelo de Cryoegg.

“La glaciología es en cierto modo equivalente a una sonda espacial porque estamos enviando esta pequeña nave a un entorno incierto y, con suerte, recuperando datos antes de que se pierdan”, dijo Pryor Jones.

Revista de GlaciologíaDOI: 2021. 10.1017 / jog.2021.16 (Acerca de los DOI).

Kid Kwan es un periodista independiente que cubre historias sobre el clima y el medio ambiente para Ars Technica. Tiene un doctorado. En química y biología química.