Convecção térmica pode estar criando plumas no interior da camada de gelo da Groenlândia

Nas profundezas da camada de gelo da Groenlândia, imagens de radar trouxeram à tona estruturas estranhas, parecidas com plumas, que deformam a estratificação acumulada ao longo de eras.

Mais de dez anos depois de essas formas terem sido identificadas, investigadores acreditam ter chegado à causa - e ela é surpreendente. De acordo com a modelagem, as plumas se encaixam de maneira impressionante com a convecção: o transporte ascendente e turbulento de calor, fenômeno normalmente associado ao movimento de rocha quente e fundida sob a crosta terrestre.

Por que a convecção térmica na camada de gelo da Groenlândia desafia a intuição

“Descobrir que a convecção térmica pode acontecer dentro de uma camada de gelo vai um pouco contra a nossa intuição e as nossas expectativas. O gelo é pelo menos um milhão de vezes mais macio do que o manto da Terra; ainda assim, a física fecha”, afirma o glaciólogo Robert Law, da Universidade de Bergen, na Noruega.

“É como uma excêntrica maravilha da natureza.”

A camada de gelo da Groenlândia cobre 80% da ilha e é uma das maiores reservas de água congelada do planeta. À medida que derrete e escoa para o oceano, espera-se que tenha um papel importante na elevação do nível do mar. Por isso, compreender a física do seu interior é essencial para prever como essa massa de gelo vai evoluir ao longo do tempo.

O que o radar de penetração no gelo mostra dentro da calota

É justamente aí que entra o radar de penetração no gelo. As ondas de rádio atravessam o gelo e retornam com reflexos distintos ao encontrarem camadas internas - neve que caiu há muito tempo e foi se compactando em gelo conforme novas camadas se acumulavam por cima. Cada estrato possui características próprias: pequenas diferenças de acidez, por exemplo, além de variações na quantidade de poeira, cinzas e componentes químicos.

Em um artigo de 2014, cientistas relataram estruturas incomuns reveladas por essas imagens de radar no interior da calota, no norte da Groenlândia. Eram feições grandes, arqueadas para cima, que não pareciam ter relação com a topografia da rocha-mãe subjacente - um enigma que desde então vem desafiando quem estuda a região.

Hipóteses anteriores para as plumas (e a ideia ainda não testada)

Algumas tentativas de explicação sugeriam mecanismos como o congelamento de água de degelo glacial na face inferior da camada de gelo, ou a migração de “pontos” mais escorregadios. No entanto, uma possibilidade ainda não havia sido colocada à prova: a ocorrência de convecção térmica dentro de camadas de gelo.

Como a modelagem tentou reproduzir as estruturas vistas nas imagens de radar

Para verificar a hipótese, Law e colegas recorreram à modelagem computacional. Eles construíram uma seção digital simplificada da camada de gelo da Groenlândia e partiram de uma pergunta direta: se a base do gelo for aquecida por baixo, a convecção poderia gerar estruturas compatíveis com aquilo que o radar observa?

A equipa utilizou um pacote de modelagem em geodinâmica, geralmente aplicado para simular convecção no manto da Terra, e representou uma laje de gelo com 2,5 quilômetros (1,6 milhas) de espessura. Em seguida, ajustou variáveis como a taxa de queda de neve, a espessura do gelo, o quanto o gelo é “macio” e a velocidade do movimento do gelo na superfície.

Quando as condições eram adequadas, o modelo passou a produzir afloramentos em forma de pluma - colunas ascendentes de gelo que dobravam as camadas superiores, criando geometrias muito parecidas com as registradas nas imagens de radar.

O que as simulações sugerem sobre a base do gelo no norte da Groenlândia

Nas simulações, as plumas só surgiam quando o gelo próximo à base estava mais quente e bem mais macio do que indicam as suposições padrão. Isso sugere que, se a convecção for de facto a origem dessas estruturas, o gelo real na base da calota do norte da Groenlândia pode ser mais deformável do que se imaginava.

Ao mesmo tempo, a quantidade de calor necessária para produzir essas ascensões convectivas no modelo era compatível com o fluxo de calor contínuo proveniente da Terra - gerado pelo decaimento radioativo de elementos na crosta e também pelo calor remanescente da formação do planeta, que vai sendo liberado gradualmente enquanto a Terra esfria ao longo de bilhões de anos.

O efeito é pequeno, mas, com o passar do tempo e sob uma imensa camada de material isolante, ele poderia acumular-se o suficiente para aquecer e amolecer o gelo logo acima.

“Em geral, pensamos no gelo como um material sólido, então a descoberta de que partes da camada de gelo da Groenlândia realmente passam por convecção térmica, lembrando uma panela de macarrão a ferver, é tão absurda quanto fascinante”, diz o climatologista Andreas Born, também da Universidade de Bergen.

O que isso não significa: gelo “pastoso” e derretimento acelerado

Ainda assim, isso não quer dizer que o gelo esteja “melequento”. Continua a ser gelo sólido, que flui apenas em escalas de tempo de milhares de anos. E também não implica, necessariamente, que ele vá derreter mais depressa. Para entender o que isso representa para o futuro, serão necessárias investigações adicionais sobre a física do gelo e sobre como a convecção influencia a evolução da camada de gelo.

“Groenlândia e a sua natureza são realmente especiais. A camada de gelo lá tem mais de mil anos, e é a única camada de gelo na Terra que tem uma cultura e uma população permanente nas suas margens”, afirma Law.

“Quanto mais aprendermos sobre os processos ocultos dentro do gelo, mais preparados estaremos para as mudanças que virão para os litorais em todo o mundo.”

A pesquisa foi publicada na revista A Criósfera.