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Charla «Cómo miramos kilómetros debajo de la capa de hielo de la Antártida» de TEDxStanford en español.
La Antártida es un lugar vasto y dinámico, pero las tecnologías de radar —desde las películas de la época de la Segunda Guerra Mundial hasta los sensores miniaturizados de última generación— están permitiendo a los científicos observar y comprender los cambios debajo del hielo del continente con un detalle sin precedentes. Únete al radioglaciólogo Dustin Schroeder, en un vuelo muy por encima de la Antártida y observa cómo el radar que penetra en el hielo nos está ayudando a aprender sobre el futuro aumento del nivel del mar y lo que el derretimiento del hielo significará para todos nosotros.
- Autor/a de la charla: Dustin Schroeder
- Fecha de grabación: 2017-04-23
- Fecha de publicación: 2018-03-01
- Duración de «Cómo miramos kilómetros debajo de la capa de hielo de la Antártida»: 671 segundos
Traducción de «Cómo miramos kilómetros debajo de la capa de hielo de la Antártida» en español.
Soy radioglaciólogo.
Eso significa que uso radares para estudiar glaciares y capas de hielo.
Y como la mayoría de los glaciólogos actualmente, trabajo en el problema de estimar cuánto contribuirá el hielo al aumento del nivel del mar en el futuro.
Así que hoy quiero hablarles sobre por qué es tan difícil dar buenos números sobre el aumento del nivel del mar y por qué creo que cambiando el modo de pensar sobre la tecnología de radar y la educación en ciencias de la Tierra, podemos mejorar mucho.
Al hablar del aumento del nivel del mar muchos científicos muestran un diagrama como este.
Esto se produce utilizando capas de hielo y modelos climáticos.
A la derecha, pueden ver el rango del nivel del mar previsto por estos modelos para los próximos 100 años.
Para ponerlo en perspectiva, este es el nivel actual del mar y este es el nivel del mar sobre el cual más de 4 millones de personas serían vulnerables al desplazamiento.
Así que, en términos de planificación la incertidumbre en este diagrama ya es grande.
Sin embargo, más allá de eso, este diagrama viene con el asterisco y la advertencia: «A menos que colapse la capa de hielo de la Antártida Occidental».
Y en ese caso, estaríamos hablando de números dramáticamente más altos.
Estarían literalmente fuera del gráfico.
Y la razón por la que deberíamos tomar en serio esa posibilidad, es que sabemos por la historia geológica de la Tierra, que hubo períodos en su historia en que el nivel del mar aumentó mucho más rápido que hoy.
Y en este momento, no podemos descartar la posibilidad de que eso suceda en el futuro.
Entonces,
¿por qué no podemos decir con confianza, si una porción significativa de una capa de hielo a escala continental colapsará o no?
Bueno, para hacer eso necesitamos modelos que sepamos que incluyen todos los procesos, las condiciones y la física que estarían involucrados en un colapso como ese.
Y eso es difícil de saber, porque esos procesos y condiciones se llevan a cabo kilómetros bajo hielo y los satélites, como el que produjo esta imagen, son incapaces de observarlos.
De hecho, tenemos observaciones mucho más completas de la superficie de Marte, que las que tenemos de lo que está bajo la capa de hielo de la Antártida.
Y esto es aún más desafiante, en el sentido de que necesitamos estas observaciones a una escala gigantesca, tanto en el espacio como en el tiempo.
En términos de espacio, este es un continente.
Y de la misma manera que en Norte América, las regiones de las Montañas Rocosas, los Everglades y los Grandes Lagos son muy distintas, así lo son las regiones del subsuelo de la Antártida.
Y en términos de tiempo, ahora sabemos que las capas de hielo no solo evolucionan en la escala de tiempo de milenios y siglos, sino que también cambian en la escala de años y días.
Lo que queremos son observaciones debajo de kilómetros de hielo a la escala de un continente y las queremos todo el tiempo.
¿Cómo hacemos esto?
Bueno, no es que no veamos el subsuelo totalmente.
Al principio dije que era radioglaciólogo, y la razón por la que eso es importante, es que el radar de penetración de hielo en el aire, es la herramienta principal que tenemos que ver dentro de las capas de hielo.
Así que la mayoría de la información usada por mi grupo es obtenida por aviones como este DC-3 de la Segunda Guerra Mundial, que en realidad lucharon en la Batalla de las Ardenas.
Pueden ver las antenas debajo del ala.
Estas se utilizan para transmitir señales de radar hacia el hielo y los ecos que regresan contienen información sobre lo que sucede dentro y debajo de la capa de hielo.
Mientras esto sucede, los científicos e ingenieros están en el avión durante ocho horas seguidas, asegurándose de que el radar funcione.
Y pienso que esta es realmente una idea falsa sobre este tipo de trabajo de campo, donde la gente se imagina a los científicos mirando por la ventana, contemplando el paisaje, su contexto geológico y el destino de las capas de hielo.
De hecho, tuvimos un hombre del «Planeta Congelado» de la BBC en un vuelo de estos y él pasó horas grabándonos en video girando perillas de control.
(Risas)
Estaba viendo las series años más tarde con mi esposa y apareció una escena como esta y comenté lo hermoso que era.
Y ella dijo: «
¿No estabas en ese vuelo?
«.
(Risas)
Dije: «Sí, pero estaba mirando la pantalla de una computadora».
(Risas)
Así que, cuando piensen en este tipo de trabajo de campo, no piensen en imágenes como esta.
Piensen en imágenes como esta.
(Risas)
Este es un radargrama: un perfil vertical a través de la capa de hielo; como una rebanada de pastel.
La capa brillante de encima es la superficie de la capa de hielo, la capa brillante en la parte inferior es la roca madre del continente y las capas intermedias son como anillos de árboles, ya que contienen información sobre la historia de la capa de hielo.
Es sorprendente que esto funcione así de bien.
Los radares de penetración de suelo utilizados para investigar las infraestructuras de carreteras o detectar minas, luchan por atravesar algunos metros de tierra.
Y aquí estamos mirando través de tres kilómetros de hielo.
Y hay razones sofisticadas, interesantes y electromagnéticas para eso, pero digamos por ahora que el hielo es básicamente el blanco perfecto del radar y el radar es básicamente la herramienta perfecta para estudiar las capas de hielo.
Estas son las líneas de vuelo de la mayoría de los perfiles de sonido de radar aerotransportados modernos obtenidos en la Antártida.
Este es el resultado de esfuerzos heroicos durante décadas, por parte de equipos de diversos países y colaboraciones internacionales.
Y cuando se unen, se obtiene una imagen como esta, que es como sería el continente de la Antártida sin todo el hielo en la parte superior.
Y realmente se puede ver la diversidad del continente en una imagen como esta.
Las áreas rojas son volcanes o montañas; las áreas azules serían mar abierto si se elimina la capa de hielo.
Esta es esa escala espacial gigante.
Sin embargo, todo esto que tardó décadas en producirse es solo una instantánea del subsuelo.
No nos da ninguna indicación de cómo la capa de hielo está cambiando en el tiempo.
Ahora bien, estamos trabajando en eso, porque resulta que las primeras observaciones de radar de la Antártida, se obtuvieron utilizando una película óptica de 35 mm.
Y hay miles de carretes de esta película, en los archivos del museo de Scott Polar Research Institute de la Universidad de Cambridge.
El verano pasado tomé un escáner de película de vanguardia desarrollado para digitalizar películas de Hollywood y remasterizarlas, y dos historiadores del arte; fuimos a Inglaterra, nos pusimos guantes y archivamos y digitalizamos todas esas películas.
Eso produjo dos millones de imágenes de alta resolución, que mi grupo ahora está analizando y procesando para compararlas con las condiciones actuales en la capa de hielo.
De hecho, me enteré sobre ese escáner, gracias a un archivista de la Academia de Artes y Ciencias Cinematográficas.
Así que me gustaría agradecer a la Academia…
(Risas)
por hacer esto posible.
(Risas)
Y por increíble que sea que podamos ver lo que sucedía debajo de la capa de hielo hace 50 años, esta es solo una instantánea más.
No nos da observaciones de la variación a escala anual o estacional, que sabemos que importa.
Aquí también hay algún progreso.
Existen estos sistemas de radar terrestres recientes, que se quedan solo en un lugar.
Toman estos radares y los ponen en la capa de hielo; entierran una cantidad baterías de automóviles y los dejan allí por meses o años cada vez y estas envían un pulso a la capa de hielo cada tantos minutos u horas.
Así que esto provee una observación continua en el tiempo, pero en un solo lugar.
Así que, si comparan esa imagen con las imágenes 2-D proporcionadas por el avión, esta es solo una línea vertical.
Y esto es más o menos donde estamos como campo en este momento.
Podemos elegir entre una buena cobertura espacial con sonido de radar aerotransportado y una buena cobertura temporal en un solo punto con un sondeo con base en tierra.
Pero ninguno nos da lo que realmente queremos: ambos al mismo tiempo.
Y si vamos a hacer eso, vamos a necesitar formas totalmente nuevas de observar la capa de hielo, e idealmente estas deben ser de muy bajo costo para que podamos tomar muchas medidas de muchos sensores.
Bueno, para los sistemas de radar existentes, el mayor factor de costo es la potencia requerida para transmitir la señal del radar en sí.
Sería genial si pudiéramos utilizar los sistemas de radio existentes o las señales de radio que se encuentran en el entorno.
Afortunadamente, todo el campo de la radioastronomía se basa en el hecho de que hay señales de radio brillantes en el cielo y una muy brillante es nuestro Sol.
Así que, una de las cosas más emocionantes que mi grupo está haciendo en este momento es tratar de usar las emisiones de radio del Sol como un tipo de señal de radar.
Esta es una de nuestras pruebas de campo en Big Sur.
Ese tubo de PVC zigurat es un soporte de antena hecho por estudiantes de mi laboratorio.
Y la idea aquí es que nos quedemos en Big Sur y veamos la puesta de sol en las frecuencias de radio y tratemos de detectar el reflejo del sol en la superficie del océano.
Ahora, sé que están pensando: «No hay glaciares en Big Sur»,
(Risas)
y eso es cierto.
(Risas)
Pero resulta que la detección del reflejo del sol en la superficie del océano y la detección del reflejo en el fondo de una capa de hielo, son extremadamente similares geofísicamente.
Y si esto funciona, deberíamos poder aplicar el mismo principio de medición en la Antártida y esto no es tan descabellado como parece.
La industria sísmica ha pasado por un ejercicio similar de desarrollo de la técnica, donde pudieron pasar de la detonación de dinamita como fuente, a usar el ruido sísmico ambiental en el entorno.
Los radares de defensa usan señales de TV y señales de radio todo el tiempo, por lo que no tienen que transmitir una señal de radar y revelar su posición.
Así que, lo que estoy diciendo es que esto realmente podría funcionar y si lo hace, vamos a necesitar sensores de muy bajo costo, para que podamos implementar redes de cientos o miles de estos en una capa de hielo para tomar imágenes y ahí es donde las estrellas tecnológicas se han alineado para ayudarnos.
Esos sistemas de radar anteriores de los que hablé, fueron desarrollados por ingenieros experimentados a lo largo de los años, en instalaciones nacionales con costosos equipos especializados.
Pero los desarrollos recientes en la radio definida por software, la rápida fabricación y el movimiento del fabricante, hacen que sea posible para un equipo de adolescentes, trabajando en mi laboratorio en el transcurso de unos pocos meses, construir un prototipo de radar.
De acuerdo, no son adolescentes; son universitarios de Stanford, pero el punto es…
(Risas)
que estas tecnologías instrumentales nos permiten romper la barrera entre los ingenieros que construyen instrumentos y los científicos que los utilizan.
Y al enseñarles a los estudiantes de ingeniería a pensar como geocientíficos y a los estudiantes de geociencia pensar como ingenieros, mi laboratorio está construyendo un entorno en el que podemos construir sensores de radar personalizados para cada problema, que están optimizados para un bajo costo y un alto rendimiento para ese problema.
Y eso va a cambiar por completo la forma en que observamos las capas de hielo.
Miren, el problema del nivel del mar y el papel de la criósfera en el aumento del nivel del mar es extremadamente importante y afectará al mundo entero.
Pero esa no es la razón por la que trabajo en ello.
Trabajo en ello por la oportunidad de enseñar y ser mentor de estudiantes extremadamente brillantes, porque creo profundamente que los equipos de jóvenes súper talentosos, súper impulsados y súper apasionados pueden resolver la mayoría de los desafíos que enfrenta el mundo, y que proporcionar las observaciones necesarias para estimar el aumento del nivel del mar, es solo uno de los muchos problemas que pueden resolver y resolverán.
Gracias.
(Aplausos)
https://www.ted.com/talks/dustin_schroeder_how_we_look_kilometers_below_the_antarctic_ice_sheet/