Llenar la brecha de datos de GOCE descubre el pasado geológico del Polo Sur


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03/09/2022
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Es muy arduo saber qué hay debajo de una capa de hielo de kilómetros de espesor, por lo que no sorprende que los científicos hayan cuestionado durante mucho tiempo la forma y la geología del antiguo supercontinente a partir del cual se formó la Antártida Oriental hace más de mil millones de años. Un estudio financiado por la ESA ahora puede poner fin a algunas de estas conjeturas. Usando sensores en aviones para medir los cambios en la gravedad y las firmas magnéticas de las diferentes rocas bajo el hielo, los científicos han descubierto una enorme bahía del tamaño del Reino Unido que formaba parte del borde de la Antártida Oriental.

Los satélites que orbitan la Tierra de polo a polo en realidad no vuelan sin rodeos sobre los polos norte y sur. Esto deja dos pequeños espacios circulares en los datos globales. Para completar estas medidas que faltan para la misión del satélite de gravedad GOCE de la ESA sobre el Polo Sur, un equipo internacional de científicos se unió para tomar una multitud de medidas desde aviones como parte de una campaña de la ESA llamada PolarGAP.

Nuevo geoide GOCE

La misión GOCE cartografió la gravedad de la Tierra con una precisión inigualable y proporcionó el modelo más preciso del ‘geoide’ jamás producido para mejorar nuestra comprensión de cómo funciona la Tierra.

El geoide es la superficie de igual potencial gravitacional definida por el campo de gravedad, crucial para obtener mediciones precisas de la circulación oceánica y el cambio del nivel del mar, los cuales se ven afectados por el cambio climático.

Por lo tanto, era importante completar las medidas que GOCE no podía tomar en los polos debido a su órbita.

Además de proporcionar estos datos faltantes para GOCE, el equipo de PolarGAP ha arrojado nuevos conocimientos sobre la geología oculta en el Polo Sur, arrojando nueva luz sobre la extensión y la forma del borde de la Antártida Oriental.

A papelpublicado esta semana en Naturaleza Comunicaciones Tierra y Medio Ambientedescribe cómo el equipo voló sobre la Antártida Oriental y utilizó sensores aéreos para medir los cambios en las firmas magnéticas y de gravedad producidas por las diferentes rocas ocultas bajo el hielo.

El siguiente mapa a la derecha muestra la extensión de los vuelos PolarGAP.

Los datos que recopilaron a lo largo de estas rutas de vuelo permitieron al equipo determinar las características clave de las rocas, lo que proporcionó nuevas y tentadoras pistas sobre cómo evolucionó el borde de la Antártida Oriental.

Esto es importante porque la Antártida Oriental es la región menos conocida de la Tierra. Hoy, la Antártida está aislada del resto del mundo. Pero hace mil millones de años, antes de que se formara el antiguo Océano Pacífico, la Antártida Oriental puede haber estado mucho más cerca de otras grandes masas de tierra, incluida América del Norte, una idea que los geólogos debaten acaloradamente.

Rutas de vuelo PolarGAP

Para sorpresa del equipo, los nuevos datos mostraron que falta por completo un área de rocas antiguas del tamaño del Reino Unido, que se pensaba que también formaba parte de la costa de la Antártida Oriental.

En su lugar, encontraron una bahía formada por rocas más jóvenes de lo esperado. Esta caleta recién descubierta se conoce como la Ensenada de Pensacola.

Esto significa que menos parte de la Antártida oriental de lo que se suponía anteriormente formaba parte del antiguo continente Mawson, que incluía parte de la Antártida oriental y Australia, y que se infiere en algunas reconstrucciones que estuvo cerca de América del Norte.

Las consecuencias de este descubrimiento formarán la base para una amplia gama de investigaciones antárticas. Ayudará a los investigadores a construir reconstrucciones globales de los antiguos supercontinentes de la Tierra y conducirá a una mejor comprensión de cómo la geología antigua de la Antártida oriental influye en el flujo y la estabilidad de la capa de hielo moderna.

La imagen a continuación muestra los patrones recientemente revelados de rocas altamente magnéticas (tonos de rojo) y las áreas donde estas rocas parecen faltar.

Patrones de rocas magnéticas y bahías bajo el hielo en la Antártida Oriental

El Dr. Tom Jordan, autor principal y geofísico del British Antarctic Survey, dijo: “Es como si le hubieran dado un gran mordisco a la Antártida Oriental. Esto probablemente sucedió durante un gran evento de ruptura, probablemente relacionado con la apertura del antiguo Océano Pacífico hace unos 650 millones de años.

«La ensenada en la región del Polo Sur influyó posteriormente en cómo se desarrollaron las cadenas montañosas y los volcanes en el área, y las cicatrices en el borde donde se formó la ensenada continúan guiando el flujo de la capa de hielo actual».

El Dr. Fausto Ferraccioli, del Instituto Nacional de Oceanografía y Geofísica Aplicada e investigador principal de PolarGAP, agregó: “Descubrir dónde se encuentra el borde del cratón de la Antártida Oriental ayuda a limitar la extensión de la Antártida Oriental en los supercontinentes antiguos.

“Y, lo que más me interesa de la investigación actual de la ESA: los bordes de los cratones también ejercen una influencia clave en el flujo de calor geotérmico. Los valores más bajos se encuentran típicamente en el lado del cratón en comparación con las bahías más jóvenes. Los nuevos datos ayudarán a determinar si este también es el caso en el Polo Sur, con implicaciones en cascada para comprender cómo esto afecta el agua que fluye debajo de la capa de hielo de la Antártida Oriental”.

Aviones topográficos en el Polo Sur

La campaña de colaboración internacional ESA PolarGAP hizo posible este estudio.

El objetivo principal de la campaña era aumentar el campo de gravedad del satélite GOCE en la región de la brecha polar alrededor del Polo Sur, donde faltaban las mediciones satelitales. Pero gracias al cuidadoso diseño y planificación de la encuesta para PolarGAP, ha surgido un amplio espectro de resultados científicos en esta frontera previamente inexplorada en la Antártida Oriental.



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