Radar revela convecção térmica na calote de gelo da Gronelândia

No interior profundo da calote de gelo da Gronelândia, imagens de radar revelaram estruturas estranhas, semelhantes a plumas, que deformam a estratificação acumulada ao longo de eras.

Mais de uma década depois de terem sido identificadas, os cientistas acreditam ter finalmente percebido o que está por trás destas formas - e a explicação é mesmo surpreendente. De acordo com a modelação, essas “plumas” encaixam de forma notável num processo de convecção: o transporte ascendente de calor e material em movimento turbulento, mais conhecido por estar associado à rocha incandescente e fundida que circula por baixo da crusta terrestre.

"Descobrir que a convecção térmica pode acontecer dentro de uma calote de gelo contraria um pouco a nossa intuição e as nossas expectativas. Ainda assim, como o gelo é pelo menos um milhão de vezes mais macio do que o manto da Terra, a física acaba por bater certo", afirma o glaciólogo Robert Law, da Universidade de Bergen, na Noruega.

"É como um excitante fenómeno bizarro da natureza."

Porque é que a calote de gelo da Gronelândia interessa tanto

A calote de gelo da Gronelândia - que cobre 80 por cento da ilha - é um dos maiores reservatórios de água congelada do planeta e prevê-se que tenha um papel determinante na subida do nível do mar à medida que se funde e escoa para o oceano. Para antecipar como esta enorme massa de gelo se vai alterar com o tempo, é essencial compreender o que se passa no seu interior.

É por isso que os investigadores recorrem ao radar de penetração no gelo. As ondas de rádio atravessam o gelo e refletem-se de forma diferente quando encontram camadas internas - neve que caiu há muito tempo e que foi compactada em gelo à medida que novas quedas de neve se acumularam por cima. Cada camada guarda características próprias, como níveis de acidez ligeiramente distintos e variações na presença de poeiras, cinzas e composição química.

Radar e o enigma das “plumas” no norte da Gronelândia

Num artigo de 2014, uma equipa descreveu estruturas invulgares observadas nas imagens de radar em profundidade, no norte da Gronelândia. Eram grandes feições arqueadas para cima, e não acompanhavam a topografia da rocha de base - um detalhe que eliminava uma explicação simples e abriu um problema que os cientistas tentam resolver desde então.

Trabalhos anteriores apontaram para possíveis mecanismos, como água de degelo glaciar a congelar na face inferior da calote ou zonas escorregadias que migram e alteram o fluxo. Havia, contudo, uma hipótese que permanecia por testar: a possibilidade de ocorrer convecção térmica dentro de calotes de gelo.

Modelação: convecção térmica dentro do gelo

Para avaliar essa ideia, Law e os seus colegas recorreram à modelação por computador. Construíram um corte digital simplificado da calote de gelo da Gronelândia e colocaram uma questão direta: se a base do gelo for aquecida a partir de baixo, será que a convecção consegue gerar estruturas compatíveis com o que o radar observa?

A equipa utilizou um pacote de modelação em geodinâmica normalmente aplicado a simulações de convecção no manto terrestre e representou uma placa de gelo com 2,5 quilómetros de espessura. Depois, ajustaram parâmetros como a taxa de acumulação de neve, a espessura do gelo, quão “macio” é o gelo e a velocidade de movimento do gelo à superfície.

Quando as condições eram adequadas, o modelo começou a produzir ascensões em forma de pluma - colunas de gelo a subir - que dobravam as camadas superiores em padrões extremamente parecidos com os registados nas imagens de radar.

No entanto, no modelo, essas plumas só surgiam quando o gelo junto à base estava mais quente e era significativamente mais macio do que o assumido em cenários padrão. Isto sugere que, se a convecção for mesmo a causa, o gelo real na base da calote do norte da Gronelândia poderá ser mais macio do que se pensava.

Quanto à energia necessária para alimentar estas ascensões convectivas, os valores no modelo eram compatíveis com o calor que flui continuamente a partir do interior da Terra - produzido pela desintegração radioativa de elementos na crusta e por calor remanescente da formação do planeta, à medida que arrefece lentamente ao longo de milhares de milhões de anos.

O efeito é pequeno, mas, com o passar do tempo e sob uma enorme placa de material isolante, pode acumular-se o suficiente para aquecer e amolecer o gelo imediatamente acima.

"Normalmente pensamos no gelo como um material sólido, por isso a descoberta de que partes da calote de gelo da Gronelândia passam por convecção térmica - semelhante a uma panela de massa a ferver - é tão inesperada quanto fascinante", diz o climatólogo Andreas Born, também da Universidade de Bergen.

O que isto significa - e o que não significa

Ainda assim, isto não quer dizer que o gelo se transforme numa papa. Continua a ser gelo sólido, apenas com escoamento em escalas de tempo de milhares de anos. Também não implica, por si só, que a calote vá derreter mais depressa. Para perceber o que estes resultados representam para o futuro, é necessária investigação adicional sobre a física do gelo e sobre a forma como a convecção influencia a evolução da calote.

"A Gronelândia e a sua natureza são verdadeiramente especiais. A calote de gelo ali tem mais de mil anos e é a única calote de gelo na Terra a ter uma cultura e uma população permanente nas suas margens", afirma Law.

"Quanto mais aprendermos sobre os processos escondidos dentro do gelo, melhor preparados estaremos para as mudanças que se aproximam das linhas costeiras em todo o mundo."

A investigação foi publicada na revista The Cryosphere.