Cómo miramos kilómetros debajo de la capa de hielo de la Antártida

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.

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)