Sob a camada de gelo da Antártica, existe um continente coberto por rios e lagos, o maior dos quais é do tamanho do lago Erie. Ao longo de um ano regular, a camada de gelo derrete e recongela, fazendo com que os lagos e rios periodicamente enchem e drenem rapidamente da água derretida. Esse processo facilita que a superfície congelada da Antártica deslize e suba e desça em alguns lugares em até 6 metros (20 pés).
De acordo com um novo estudo liderado por pesquisadores do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, pode haver uma nuvem de manto sob a área conhecida como Terra Marie Byrd. A presença dessa fonte de calor geotérmica poderia explicar parte do derretimento que ocorre sob a folha e por que ela é instável hoje. Também poderia ajudar a explicar como a folha entrou em colapso rapidamente no passado durante períodos anteriores de mudanças climáticas.
O estudo, intitulado "Influência de uma pluma de manto da Antártica Ocidental nas condições basais da camada de gelo", apareceu recentemente no Revista de Pesquisa Geofísica: Solid Earth. A equipe de pesquisa foi liderada por Helene Seroussi, do Laboratório de Propulsão a Jato, com apoio de pesquisadores do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade de Washington e do Instituto Alfred Wegener, do Centro Helmholtz de Pesquisa Polar e Marinha na Alemanha.
O movimento da camada de gelo da Antártica ao longo do tempo sempre foi uma fonte de interesse para os cientistas da Terra. Ao medir a taxa na qual a camada de gelo sobe e desce, os cientistas são capazes de estimar onde e quanta água está derretendo na base. É por causa dessas medidas que os cientistas começaram a especular sobre a presença de fontes de calor sob a superfície congelada da Antártica.
A proposta de que uma pluma de manto existe sob Marie Byrd Land foi feita pela primeira vez há 30 anos por Wesley E. LeMasurier, um cientista da Universidade do Colorado em Denver. Segundo a pesquisa que ele conduziu, isso constituiu uma possível explicação para a atividade vulcânica regional e um recurso de cúpula topográfica. Mas foi apenas mais recentemente que as pesquisas de imagens sísmicas ofereceram evidências de apoio para essa pluma de manto.
No entanto, atualmente não são possíveis medições diretas da região sob a Terra Marie Byrd. Por isso, Seroussi e Erik Ivins, do JPL, confiaram no Ice System System Model (ISSM) para confirmar a existência da pluma. Esse modelo é essencialmente uma representação numérica da física da camada de gelo, desenvolvida por cientistas do JPL e da Universidade da Califórnia, Irvine.
Para garantir que o modelo fosse realista, Seroussi e sua equipe basearam-se em observações de mudanças na altitude da camada de gelo feita ao longo de muitos anos. Eles foram conduzidos pelo satélite de gelo, nuvens e altitude da Terra (ICESat) da NASA e sua campanha aérea Operation IceBridge. Essas missões medem a camada de gelo da Antártica há anos, o que levou à criação de mapas de elevação tridimensionais muito precisos.
Seroussi também aprimorou o ISSM para incluir fontes naturais de aquecimento e transporte de calor que resultam em congelamento, derretimento, água líquida, atrito e outros processos. Esses dados combinados impuseram fortes restrições às taxas de derretimento permitidas na Antártica e permitiram à equipe executar dezenas de simulações e testar uma ampla variedade de locais possíveis para a pluma de manto.
Eles descobriram que o fluxo de calor causado pela pluma de manto não excederia mais de 150 miliwatts por metro quadrado. Em comparação, as regiões onde não há atividade vulcânica experimentam um fluxo de faíscas entre 40 e 60 miliwatts, enquanto pontos quentes geotérmicos - como o do Parque Nacional de Yellowstone - experimentam uma média de cerca de 200 miliwatts por metro quadrado.
Onde eles realizavam simulações que excediam 150 milwatts por metro quadrado, a taxa de fusão era muito alta em comparação com os dados espaciais. Exceto em um local, que era uma área no interior do Mar de Ross, conhecida por experimentar intensos fluxos de água. Essa região exigia um fluxo de calor de pelo menos 150 a 180 miliwatts por metro quadrado para alinhar com as taxas de fusão observadas.
Nesta região, a imagem sísmica também mostrou que o aquecimento pode atingir a camada de gelo através de uma fenda no manto da Terra. Isso também é consistente com uma pluma de manto, que se acredita serem estreitas correntes de magma quente subindo pelo manto da Terra e se espalhando sob a crosta. Esse magma viscoso, em seguida, penetra sob a crosta e faz com que ele fique inchado para cima.
Onde o gelo está sobre a pluma, esse processo transfere calor para a camada de gelo, provocando derretimento e escoamento significativos. No final, Seroussi e seus colegas fornecem evidências convincentes - com base em uma combinação de dados sísmicos e de superfície - de uma pluma de superfície sob a camada de gelo da Antártida Ocidental. Eles também estimam que essa pluma de manto se formou cerca de 50 a 110 milhões de anos atrás, muito antes de a camada de gelo da Antártica Ocidental ter surgido.
Cerca de 11.000 anos atrás, quando a última era glacial terminou, a camada de gelo experimentou um período de rápida e sustentada perda de gelo. À medida que os padrões climáticos globais e o aumento do nível do mar começaram a mudar, a água quente foi empurrada para mais perto da camada de gelo. O estudo de Seroussi e Irvins sugere que a pluma de manto poderia facilitar hoje esse tipo de perda rápida, da mesma forma que ocorreu durante o último início de um período interglacial.
Compreender as fontes de perda de camada de gelo na Antártida Ocidental é importante para estimar a taxa na qual o gelo pode ser perdido ali, o que é essencialmente para prever os efeitos das mudanças climáticas. Dado que a Terra está novamente passando por mudanças globais de temperatura - desta vez devido à atividade humana - é essencial criar modelos climáticos precisos que nos permitam saber com que rapidez o gelo polar derreterá e o nível do mar aumentará.
Ele também informa nosso entendimento de como a história e as mudanças climáticas do nosso planeta estão ligadas e que efeito elas tiveram em sua evolução geológica.
