Construindo dispositivos eletrônicos que podem sobreviver sob a camada de gelo da Groenlândia

Por meio do programa de satélite GRACE, os pesquisadores mostraram que a camada de gelo da Groenlândia está perdendo terreno 280 bilhões de toneladas De gelo todos os anos – isso é cerca de 1,5 vezes Milhões de piscinas olímpicas. Para geleiras como as da Groenlândia e da Antártica, a maior parte da água derretida acaba no oceano – com consequências já perceptíveis da elevação do nível do mar.

Melhores previsões do futuro aumento do nível do mar exigirão que entendamos o que o degelo está fazendo dentro das geleiras – especialmente abaixo delas. Mas para fazer isso, os pesquisadores precisam fazer medições Entre Geleira. No início deste mês, um engenheiro elétrico e cientista de gelo Dr. Michael Pryor Jones E seus assistentes no Reino Unido, Suíça, Dinamarca e Canadá Publicados Sua versão redesenhada da sonda de rádio subglacial –E crioegg– Auxiliar no estudo do “encanamento” do interior das geleiras.

Barreiras de gelo

O Fluxo de água derretida As geleiras podem acabar cruzando e abaixo deles em pequenos bolsões, grandes lagos ou rios de movimento rápido – cada um desestabilizando a geleira que os cobre em diferentes graus. Os lagos subglaciais podem transformar partes inteiras de uma geleira. Em contraste, os rios subglaciais direcionam a água do degelo para uma área menor, causando relativamente menos movimento glacial.

Os pesquisadores usaram sinais de rádio e imagens de satélite para determinar o tamanho Redes hidrológicas E lagos sob as geleiras. Mas pouco se sabe sobre a velocidade com que essas águas se movem ou por quanto tempo elas serpenteiam a caminho do oceano. A única maneira de responder a essas perguntas é fazer medições sob o iceberg.

As geleiras, especialmente geleiras e buracos de drenagem, chamados moulins, são muito perigosos para serem explorados pessoalmente. A água derretida flui através do verbasco a uma taxa de 4 toneladas métricas por segundo, e o gelo gira com frequência. Os glaciologistas fizeram experiências com acessórios experimentais no topo das geleiras, bem como tentáculos pendurados em poços no manto de gelo. Mas isso geralmente dura apenas algumas semanas antes que as geleiras se movam o suficiente para arrebatar cabos ou emaranhados irremediavelmente e inutilizar a configuração.

A solução foi projetar sensores sem fio que seriam lançados na rede subglacial. No entanto, rapidamente ficou claro que os pesquisadores não podiam contar com a recuperação dessas medições quando as sondas saíam da geleira – elas sempre ficavam presas. Uma série de experimentos, incluindo um envolvendo uma frota de Pato de borracha Lançado pela NASA, coisas que vão para as geleiras raramente são vistas novamente.

Isso inspirou vários dispositivos que transmitem medições em tempo real Entre Gelo enquanto a sonda se move sob a geleira. O mais recente – Cryoegg – está em obras há quase 10 anos, e o Prior Jones e a equipe o projetaram explicitamente para medições em gelo profundo.

Profundidades de gelo

O projeto é uma sonda do tamanho de uma toranja resistente à água e à pressão, que agora é capaz de enviar medições através de 1,3 quilômetros de gelo. É alimentado por uma bateria que permite enviar medições a cada duas horas por até um ano. Os componentes incluem tecnologia de link sem fio adaptada de medidores de água e gás na França e uma caixa de mecanismo resistente à pressão.

O Cryoegg está equipado para responder a três perguntas: Qual é a temperatura? Quanta pressão existe? E por quanto tempo a água ao redor fluiu através e sob a geleira?

A vida útil da água pode ser aproximada por sua condutividade elétrica. A água doce do degelo é quase pura, mas flui pela geleira – especialmente quando entra em contato com rochas e sedimentos – à medida que coleta minerais e sólidos dissolvidos. Essas substâncias, por sua vez, alteram a condutividade elétrica da água.

Juntas, essas medições fornecem pistas sobre a rapidez com que a geleira está se esgotando. Por exemplo, pressões baixas indicam que a água pode escapar facilmente, enquanto pressões mais altas indicam que a água está presa. Além disso, quanto maior a condutividade, maior a probabilidade de a água permanecer sob a geleira.

“Atualmente, há tão poucas medições sob o gelo que os projetistas têm muito poucos dados sobre os efeitos das mudanças na estrutura do sistema de drenagem”, disse a Dra. Liz Bageshaw, colaboradora do Prior Jones. “Fazemos parte de um esforço muito maior de pessoas medindo todos esses processos diferentes para serem incorporados em modelos de manto de gelo mais amplos.”

Esperando na fila

O cryoegg ainda não foi liberado para um teste completo, mas pesquisadores o testaram (amarrado com uma corda) sob as geleiras da Groenlândia e nos Alpes suíços. Com o dispositivo tendo passado em todos os testes até o momento, a equipe planeja lançar o primeiro Cryoegg no Córrego Glaciar do Nordeste da Groenlândia (NEGIS), uma das geleiras de movimento mais rápido conhecido. Eles esperam que as medições do Cryoegg possam dar-lhes mais insights sobre por que essas geleiras estão se movendo tão rápido.

Eles também estão no processo de comprimir ainda mais o Cryoegg e expandir o alcance do sinal para 2,5 quilômetros de gelo – a profundidade média do manto de gelo central da Groenlândia. Também em andamento: ampliar o alcance entre o Cryoegg e o receptor de rádio, não só em profundidade, mas também em distância da superfície.

Uma das maiores restrições nesta fase é o acesso aos poços, que normalmente são financiados e implementados através da cooperação internacional. Embora seja ideal eventualmente implantar os Cryoeggs amplamente em todo o mundo, há uma longa fila de outros pesquisadores esperando para usar os poços disponíveis para seus próprios estudos. Enquanto isso, o primeiro teste será para ver quais dados estão sendo enviados de volta do primeiro vôo do Cryoegg.

“A glaciologia é, de certa forma, equivalente a uma sonda espacial porque estamos enviando esta pequena nave para um ambiente incerto e, com sorte, recuperando dados antes que se percam”, disse Pryor Jones.

Glaciology JournalDOI: 2021. 10.1017 / jog.2021.16 (Sobre DOIs)

Kid Kwan é um jornalista freelance que cobre histórias sobre clima e meio ambiente para a Ars Technica. Ela tem um PhD. Em química e biologia química.