Testigos de hielo: las huellas en los glaciares que documentan el clima pasado de la Antártica

Los glaciares son, de cierta forma, libros de historia. Estos grandes cuerpos de nieve y hielo se formaron desde hace miles o cientos de miles de años atrás gracias a la continua caída de nieve a lo largo del tiempo. Y ahí, justamente, está lo más interesante y el foco de investigación de científicos actualmente: cada vez que cae la nieve, lo hace con distintos químicos que varían según las condiciones ambientales al momento de la deposición. Es decir, los glaciares guardan información sobre cómo han variado las condiciones climáticas y atmosféricas del planeta por cientos de miles de años.

Es por esto que hay científicos que se dedican a la investigación de la historia que está dentro de estos glaciares, a través de lo que se denomina el estudio de los testigos de hielo (o ice cores, en inglés). Estos son, en palabras simples, cilindros de hielo perforados de una capa de hielo o glaciar, a distintas profundidades. Por ejemplo, existen proyectos en las que estas perforaciones han llegado a los tres mil metros de profundidad.

“Nosotros perforamos hielo porque queremos reconstruir detalladamente la evolución climática del planeta. El hielo guarda capa por capa información ambiental del momento en que la nieve se depositó (…) En la medida que caen las capas, el hielo se compacta y, al hacerlo lo suficiente, cierra todos los espacios generando cavidades o burbujas que cuando  se cierran guardan aire que es una muestra sellada de aire del pasado”, explica Dieter Tetzner, científico chileno que trabaja en el British Antartic Survey (BAS) y la Universidad de Cambridge.

Y así, dentro de los estudios de testigos de hielo, existen grupos de investigación que se dedican a reconstruir cómo han ido evolucionando distintos parámetros ambientales: la temperatura, vientos, el retroceso del hielo marino, variaciones en la precipitación o gases de efecto invernadero (GEI), entre otras áreas.

Historia de las huellas del cambio climático 

Hasta ahora, esta técnica de investigación paleoclimática ha generado registros de hielos extraídos de miles de años en lugares como la Antártica y en Groenlandia. Sin embargo, la muestra más antigua data de hasta 800 mil años en la Antártica.

En esta investigación, denominada European Project for Ice Coring in Antarctica (EPICA), se llegó a una profundidad de más de tres kilómetros y se logró obtener información sobre la concentración de CO2 y otros gases de efecto invernadero a lo largo de este período. De esta forma, se logró crear una evidencia empírica sobre la relación directa entre los cambios en las concentraciones de los GEI y los cambios en la temperatura.

Según se explica en un documento del British Antarctic Survey, esta investigación demostró que las concentraciones de GEI cambian a la par con las temperaturas del clima antártico, con bajas en los tiempos fríos y altas en los tiempos cálidos.

En otras palabras, se logró determinar cómo las variaciones de gases de efecto invernadero influyen directamente en la temperatura promedio de la Tierra, y cómo esto produjo en el pasado sucesivos ciclos de glaciación y deglaciación. A estos se les llama periodos de glaciación y, para hacerse una idea, ahora estamos en uno de ellos. Gracias a los testigos de hielo, por ejemplo, hoy se sabe que en los últimos 800 mil años han habido ocho periodos de glaciación.

“Los testigos de hielo antárticos nos muestran que la concentración de CO 2 fue estable durante el último milenio hasta principios del siglo XIX. Luego comenzó a aumentar, y su concentración ahora es casi un 40% más alta que antes de la revolución industrial. Otras mediciones (por ejemplo, datos isotópicos) confirman que el aumento se debe a las emisiones de CO2 del uso de combustibles fósiles y la deforestación. Las mediciones de los testigos de hielo más antiguos (que se analizan en la imagen de arriba) confirman que tanto la magnitud como la tasa del aumento reciente casi seguramente no tienen precedentes en los últimos 800 mil años”, detallan en el documento.

La Antártica se calienta; ¿es el viento el responsable?

La Corriente Circumpolar Antártica es la corriente marina que se forma por la acción de los vientos del oeste, los cuales rodean la Antártica y provocan el movimiento de 140 millones de metros cúbicos de agua oceánica cada segundo. Esto le da un papel importante en el control del clima, ya que la interacción entre vientos y corrientes permite que el CO2 se transporte a las profundidades del océano, ralentizando el calentamiento global.

Actualmente, los vientos se están intensificando y desplazando hacia la Antártida, lo que afectaría este proceso de regulación. Según explica Tetzner, esto generaría que la barrera que enfriaba la Antártica ahora no funcione de manera eficiente ya que permitiría que el calor de los trópicos logre ingresar a la Antártica. Este efecto ha sido atribuido como uno de los principales causantes de que la temperatura suba, el hielo marino disminuya, que la temperatura superficial del océano aumente, las plataformas de hielo se adelgacen y aumente la precipitación.

Sin embargo, todavía es algo que está en investigación.

“Entonces, como se quiere responsabilizar al viento, hay que reconstruir cómo este ha variado en los últimos siglos para saber si lo que se está viendo ahora es algo que se comporta naturalmente así. Ese es el gancho para hacer la investigación que hago ahora. Tratar de analizar el hielo y reconstruir los últimos mil años de variación de los vientos, y ver si lo que sucede ahora tiene algún precedente en el pasado”, explica Tetzner.

Así, Dieter Tetzner, científico chileno, junto con un equipo multidisciplinario de científicos del British Antarctic Survey, se enfoca al estudio de los vientos en la Antártica en los testigos de hielo. El problema, al iniciar esta investigación en 2017, era que los estudios previos del viento se habían hecho analizando el contenido del polvo del hielo.

“Si uno lo piensa, la Antártica es, en su mayoría, hielo. Entonces, ¿de dónde sacas polvo para depositarlo en el hielo? La respuesta es que el polvo viene desde muy lejos, en su mayoría desde la Patagonia, Sudáfrica o Australia. Entonces, cuando uno analiza los cambios en el contenido polvo presente en el hielo desde la Antártica, sí hay información de cómo eran los vientos, pero desde una zona lejana”, explica Tetzner.

Es por esto que, en vez de analizar el polvo, se está estudiando el contenido de diatomeas marinas, conocidas como fitoplancton, en el hielo. Estos son organismos unicelulares que habitan en la superficie del mar, por lo que se necesita un ambiente acuático como el que rodea a la Antártica.

“La hipótesis de trabajo es que al encontrar una mayor cantidad de diatomeas en nuestras muestras de hielo, significa que los vientos sobre la superficie del mar fueron más intensos. Esto es porque los vientos más intensos permitirían remover mayor cantidad de material desde la superficie del océano, permitiendo así que el material vuele impulsado por los vientos y sea depositado junto a la nieve, en zonas tan distantes como el casquete polar Antártico”, explica Tetzner.

¿Qué se ha podido ver? Los resultados más recientes de esta investigación han mostrado que el comportamiento que se está viendo actualmente, es decir, el aumento de vientos a medida que se calienta la Antártica, no tiene ningún precedente en los últimos 150 años. En otras palabras, hasta el minuto se sabe que en los últimos 150 años los vientos no han sido tan intensos como ahora.

Resultados similares se han observado en la temperatura por medio del estudio de isótopos estables de agua en testigos de hielo en esta zona.

“Lo que vemos en la actualidad es un comportamiento a la par de los vientos, la temperatura y la extensión del hielo marino. A medida que aumentan los vientos, estos producen una mayor turbulencia en el mar y producen más oleaje y eso impide que se forme el hielo marino. Complementariamente, la intensificación de los vientos y su migración hacia el sur permite que el aire más cálido penetre más al sur. Aumenta la temperatura de la región e inhibe la formación del hielo marino, lo que se traduce en una disminución de su extensión”, explica Tetzner. 

Estos son los resultados, pero todavía queda estudiar más años de historia.

El recorrido para estudiar el hielo

Esta investigación forma parte de un proyecto del British Antarctic Survey, financiado por este centro, el NERC y CONICYT en Chile. Los análisis se realizan en el British Antarctic Survey de Inglaterra.

Los investigadores, cada cierto tiempo, viajan a la Antártica y perforan hielo que va desde la base inglesa del Centro Polar Inglés (Rothera) en la Antártica hacia Inglaterra, en un congelador gigante. Una vez allá, se mueve a -23º en un camión frigorífico para luego ser depositado en una bodega congelada donde se guarda el hielo para ser analizado.

Cuando se tiene que analizar en el laboratorio se transporta en el camión congelado a un laboratorio de hielo del British Antarctic Survey, lugar en el que se mantiene a -23º para evitar derretimiento o quiebre.