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No alto de uma fenda estreita cheia de água do mar na base da maior plataforma de gelo da Antártica, as câmeras do veículo subaquático Icefin, operado remotamente, registraram uma mudança repentina no cenário.
Paredes de gelo meteórico liso e nublado de repente ficaram verdes e com textura mais áspera, fazendo a transição para o gelo marinho salgado.
Quase 1.900 pés acima, perto de onde a superfície da plataforma de gelo Ross encontra a corrente de gelo Kamb, uma equipe de pesquisa dos EUA e da Nova Zelândia reconheceu a mudança como evidência de “bombeamento de gelo” – um processo nunca antes observado diretamente em uma fenda na plataforma de gelo, importante para sua estabilidade.
“Estávamos olhando para o gelo que havia derretido a menos de 30 metros abaixo, fluiu para a fenda e depois voltou a congelar”, disse Justin Lawrence, pesquisador visitante do Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science. “E então ficou mais estranho quando subimos.”
A visão sem precedentes do robô Icefin dentro de uma fenda e as observações que revelam mais de um século de processos geológicos sob a plataforma de gelo estão detalhadas em “Crevasse Refreezing and Signatures of Retreat Observed at Kamb Ice Stream Grounding Zone”, publicado em 2 de março em Geociência da Natureza.
O artigo relata os resultados de uma campanha de campo de 2019 para Kamb Ice Stream apoiada pela Antarctica New Zealand e outras agências de pesquisa da Nova Zelândia, liderada por Christina Hulbe, professora da Universidade de Otago, e colegas. Com o apoio do Programa de Astrobiologia da NASA, uma equipe de pesquisa liderada por Britney Schmidt, professora associada de astronomia e ciências da terra e atmosféricas na Cornell University, pôde se juntar à expedição e implantar o Icefin. O Laboratório de Tecnologia e Habitabilidade Planetária de Schmidt vem desenvolvendo o Icefin há quase uma década, começando no Instituto de Tecnologia da Geórgia.
Combinado com investigações publicadas recentemente sobre a rápida mudança da geleira Thwaites – explorada na mesma estação por um segundo veículo Icefin – a pesquisa deve melhorar os modelos de aumento do nível do mar, fornecendo as primeiras imagens de alta resolução do gelo, oceano e interações do fundo do mar em sistemas de geleiras contrastantes no manto de gelo da Antártica Ocidental.
Thwaites, que está exposta a correntes oceânicas quentes, é uma das geleiras mais instáveis do continente. Kamb Ice Stream, onde o oceano é muito frio, está estagnado desde o final do século XIX. Kamb atualmente compensa parte da perda de gelo do oeste da Antártida, mas se reativar pode aumentar a contribuição da região para o aumento do nível do mar em 12%.
“A Antártica é um sistema complexo e é importante entender as duas extremidades do espectro – sistemas que já estão passando por mudanças rápidas, bem como aqueles sistemas mais silenciosos onde mudanças futuras representam um risco”, disse Schmidt. “Observar Kamb e Thwaites juntos nos ajuda a aprender mais.”
A NASA financiou o desenvolvimento do Icefin e a exploração do Kamb para estender a exploração do oceano além da Terra. O gelo marinho como o encontrado na fenda pode ser um análogo das condições na lua gelada de Júpiter, Europa, o alvo da missão orbital Europa Clipper da NASA, com lançamento previsto para 2024. Missões de pouso posteriores podem um dia procurar diretamente por vida microbiana no gelo.
O Icefin carrega um conjunto completo de instrumentos oceanográficos em uma estrutura modular com mais de 12 pés de comprimento e menos de 10 polegadas de diâmetro. Ele foi baixado por uma corda através de um poço que a equipe da Nova Zelândia perfurou na plataforma de gelo com água quente.
Durante três mergulhos abrangendo mais de três milhas perto da zona de aterramento onde Kamb faz a transição para a plataforma flutuante de Ross, o Icefin mapeou cinco fendas – uma ascendente – e o fundo do mar, enquanto registrava as condições da água, incluindo temperatura, pressão e salinidade.
A equipe observou diversas características do gelo que fornecem informações valiosas sobre a mistura de água e as taxas de derretimento. Eles incluíam ondulações semelhantes a bolas de golfe, ondulações, canais verticais e as formações “mais estranhas” perto do topo da fenda: bolas de gelo e saliências semelhantes a dedos que lembram brinicles.
O bombeamento de gelo observado na fenda provavelmente contribui para a estabilidade relativa da plataforma de gelo Ross – a maior do mundo em área, do tamanho da França – em comparação com a geleira Thwaites, disseram os pesquisadores.
“É uma maneira dessas grandes plataformas de gelo se protegerem e se curarem”, disse Peter Washam, oceanógrafo polar da equipe científica do Icefin e segundo autor do artigo. “Grande parte do derretimento que acontece nas profundezas perto da linha de aterramento, essa água então volta a congelar e se acumula no fundo do gelo como gelo marinho”.
No fundo do mar, o Icefin mapeou conjuntos paralelos de cordilheiras que os pesquisadores acreditam serem impressões deixadas por fendas nas plataformas de gelo – e um recorde de 150 anos de atividade desde a estagnação do fluxo Kamb. À medida que sua linha de aterramento recuou, a plataforma de gelo se afinou, fazendo com que as fendas se afastassem. O lento movimento do gelo ao longo do tempo deslocou as fendas dos cumes para o mar.
“Podemos observar essas características do fundo do mar e conectá-las diretamente ao que vimos na base de gelo”, disse Lawrence, principal autor do artigo, agora gerente de programa e cientista planetário da Honeybee Robotics. “Podemos, de certa forma, rebobinar o processo.”
Além de Lawrence, Washam e Schmidt, os co-autores da pesquisa da Cornell são os engenheiros de pesquisa sênior Matthew Meister, que liderou a equipe de engenharia da Icefin, e Andrew Mullen; Engenheiro de pesquisa Daniel Dichek; e a Gerente de Programa Enrica Quartini. A equipe de Schmidt também inclui a engenheira de pesquisa Frances Bryson e, na Georgia Tech, os estudantes de doutorado Benjamin Hurwitz e Anthony Spears.
Também contribuíram parceiros da Nova Zelândia no Instituto Nacional de Água e Pesquisa Atmosférica (NIWA); Universidade de Auckland; Universidade de Otago; e Universidade Victoria de Wellington.
A NASA apoiou a pesquisa por meio do programa Planetary Science and Technology from Analog Research Program RISE UP (Ross Ice Shelf e Europa Underwater Probe) e o programa Future Investigators in NASA Earth and Space Science and Technology. Apoio adicional veio da Plataforma Científica Antártica da Nova Zelândia, do Programa Antártico dos EUA e da iniciativa de Perfuração em Água Quente da Universidade Victoria de Wellington.
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