Resuelven el «problema del hielo perdido» durante los períodos glaciales


Durante los periodos glaciales, el nivel del mar desciende, porque se almacenan enormes cantidades de agua en los grandes glaciares interiores. Sin embargo, hasta la fecha, los modelos informáticos no han podido conciliar la altura del nivel del mar con el grosor de los glaciares.

Un equipo de investigadores del clima, dirigido por el Instituto Alfred Wegener, ha logrado explicar esta discrepancia mediante cálculos innovadores. El estudio, publicado en la revista Nature Communications, podría suponer un importante avance en la investigación de la historia climática de nuestro planeta.

Durante las transiciones de los períodos glaciales a los interglaciales, los glaciares de Groenlandia y de América del Norte y Europa crecen y decrecen durante decenas de miles de años. Cuanta más agua se almacena en ellos, menos hay en los océanos, y el nivel del mar es más bajo. Los investigadores del clima estudian ahora hasta qué punto podrían derretirse los glaciares en los próximos siglos debido al cambio climático antropogénico, y cuánto subiría el nivel del mar como consecuencia de ello. Para ello, están mirando hacia el pasado. Si consiguen entender el crecimiento y el deshielo durante los períodos glaciales e interglaciales pasados, podrán sacar valiosas conclusiones sobre el futuro.

El «problema del hielo perdido”

Sin embargo, reconstruir el pasado lejano no es fácil, porque el grosor de los glaciares y el nivel del mar no pueden medirse directamente. Por ello, los investigadores del clima tienen que reunir minuciosamente pruebas que puedan utilizar para formarse una imagen del pasado. El problema es que se obtienen imágenes diferentes según el tipo de pruebas que se recojan.

Elevación de la superficie del hielo – hace 20.000 años (Gráfico: Alfred-Wegener-Institut / Evan Gowan)

No podemos decir con absoluta certeza cómo era la situación hace diez mil años. Este «problema del hielo perdido” ha permanecido sin resolver durante muchos años. Describe la incongruencia de dos enfoques científicos diferentes que pretendían conciliar la altura del nivel del mar y el grosor de los glaciares en el punto álgido del último período glacial, hace unos 20.000 años.

Un equipo de expertos en clima dirigido por Evan Gowan, del Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI) de Bremerhaven, ha resuelto ahora el problema con un nuevo método. Parece que hemos encontrado una nueva forma de reconstruir el pasado hasta 80.000 años atrás, afirma el Dr. Gowan, que ha estado investigando el problema durante aproximadamente una década.

El análisis de los sedimentos frente a la modelización del clima global

El «problema del hielo perdido” se basa, por un lado, en un análisis de sedimentos de muestras de núcleos recogidos en el fondo marino de los trópicos. Éstos contienen restos de corales que aún hoy pueden indicarnos en qué medida el nivel del mar subió o bajó a lo largo de los milenios. ¿Por qué? Porque los corales sólo viven en aguas bien iluminadas cerca de la superficie del océano. Los núcleos de sedimentos indican que hace 20.000 años, el nivel del mar en los trópicos implicaba que el nivel del mar era aproximadamente 130 metros más bajo que el actual.

Por otra parte, los modelos anteriores han sugerido que las masas glaciares no eran lo suficientemente grandes hace 20.000 años para explicar un nivel del mar tan bajo. Para ser más precisos, para que el nivel del mar fuera tan bajo, a escala global tendría que haberse congelado un volumen adicional de agua con el doble de masa que la capa de hielo de Groenlandia; de ahí el «problema del hielo perdido«.

Entender el comportamiento de los glaciares

Con su nuevo método, Gowan ha conseguido conciliar el nivel del mar y la masa de los glaciares: según sus cálculos, el nivel del mar era entonces unos 116 metros más bajo que el actual. No hay discrepancia en cuanto a la masa de los glaciares.

Elevación de la superficie del hielo (época actual) (Gráfico: Alfred-Wegener-Institut / Evan Gowan)

A diferencia del modelo global anterior, Gowan examinó detenidamente las condiciones geológicas de las regiones glaciales: ¿cuál era la pendiente de la superficie del hielo? ¿Por dónde fluían los glaciares? ¿En qué medida las rocas y los sedimentos de la base del hielo resistían el flujo de hielo? Su modelo considera todos estos aspectos. También tiene en cuenta hasta qué punto la capa de hielo presionó la corteza terrestre en las zonas respectivas.

Eso depende de la viscosidad del manto subyacente, explica Gowan, basamos nuestros cálculos en diferentes viscosidades del manto y, por tanto, llegamos a diferentes masas de hielo. Las masas de hielo resultantes pueden ahora reconciliarse con el nivel del mar sin ninguna discrepancia.

El modelo establecido es defectuoso

El reciente artículo de Gowan y su equipo reexamina críticamente el método científico utilizado desde hace tiempo para estimar las masas de los glaciares: el método de los isótopos de oxígeno. Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen diferente número de neutrones y, por tanto, diferentes masas. El oxígeno, por ejemplo, tiene un isótopo 16O, más ligero, y otro 18O, más pesado.

Según la teoría convencional, el 16O más ligero se evapora de los océanos, mientras que el 18O más pesado permanece en el agua. En consecuencia, durante los períodos glaciales, cuando se forman grandes glaciares interiores y el volumen de agua en los océanos disminuye, la concentración de 18O en los océanos debería aumentar. Sin embargo, como se ha demostrado, este modelo establecido produce discrepancias cuando se trata de conciliar la altura del nivel del mar y las masas de los glaciares para el período de hace 20.000 años y antes.

Durante muchos años, el modelo isotópico se ha utilizado con frecuencia para determinar el volumen de hielo de los glaciares hasta hace varios millones de años. Nuestro estudio pone en duda la fiabilidad de este método, afirma Gowan. Su objetivo es utilizar ahora su nuevo método para mejorar el método tradicional de isótopos de oxígeno.


Fuentes

Alfred Wegener Institut / Evan J. Gowan, Xu Zhang, Sara Khosravi, Alessio Rovere, Paolo Stocchi, Anna L. C Hughes, Richard Gyllencreutz, Jan Mangerud, John-Inge Svendsen, Gerrit Lohmann: A new global ice sheet reconstruction for the past 80 000 years. Nature Communications (2021); DOI: 10.1038/s41467-021-21469-w