Diseñan una herramienta para medir la deformación del hielo

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  • Diseñan herramienta medir deformación hielo
    (NASA/CC)
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Un nuevo trabajo de un equipo en el Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, en Palisades, Nueva York, Estados Unidos, da una visión de qué sucede en el interior del hielo. El equipo ha desarrollado un aparato para satisfacer la creciente necesidad de medir el hielo a medida que cambia en respuesta a fuerzas externas, un proceso del hielo que los científicos llaman "comportamiento de deformación''.

Estas fuerzas se producen en el hielo glacial en la Tierra a medida que fluye debido a la gravedad y en el espacio a medida que organismos descentralizados helados, como las lunas de Júpiter y Saturno, responden a las fuerzas de marea de sus órganos principales. Estos satélites helados planetarios intrigan enormemente a los científicos en cuanto a su potencial para mantener vastos océanos bajo el hielo y, posiblemente, para sustentar la vida.

El dispositivo es utilizado para abordar tres procesos básicos: la fricción de deslizamiento, el comportamiento anelástico de un cuerpo helado y la disipación de las mareas

Información detallada sobre el dispositivo del equipo de Lamont-Doherty --un aparato llamado deformación criogénica- se revela en un artículo publicado en la edición actual de 'Review of Scientific Instruments'. El documento aborda tres procesos básicos: en primer lugar, el proceso de fricción de deslizamiento: los glaciares son ríos de hielo que se mueven ("se deslizan") desde los centros de acumulación a los océanos, un proceso que afecta a los niveles de agua y al clima.

El segundo proceso es el comportamiento anelástico de un cuerpo helado, que es su capacidad de convertir la energía mecánica periódica (de mareas, por ejemplo) en calor. El tercer proceso, la disipación de las mareas, se ha convertido recientemente en un foco de la ciencia planetaria como potencial fuente de calor suficiente para crear y mantener el subsuelo de los océanos globales y procesos viscosos que afectan al flujo de hielo en el cual perturbaciones dentro de la red cristalina permiten que el hielo fluya como la miel.

El aparato es una adaptación del aparato de fricción biaxial clásico utilizado para estudiar fallos mecánicos y la generación de terremotos en rocas. Otro refinamiento del nuevo aparato es su capacidad de controlar la temperatura. Permite a los científicos medir una variedad de comportamientos de hielo en condiciones que son aplicables tanto a los glaciares terrestres como las superficies de la luna helada.

De temperaturas glaciares a cuerpos satelitales

En la naturaleza, las temperaturas glaciares están entre 0 y -20 grados centígrados. Las carcasas de hielo de los satélites helados pueden tener interiores cálidos --aproximadamente 0 grados C-- pero temperaturas superficiales tan bajas como -200 grados C, como la luna Encelado de Saturno, aunque el aparato del equipo no llega a esa temperatura tan extremadamente baja.

La versatilidad de temperatura es importante porque cada vez más evidencia que el comportamiento dinámico y a menudo impredecible del hielo podría afectar a las condiciones ambientales

La versatilidad de temperatura es importante porque cada vez más evidencia que el comportamiento dinámico y a menudo impredecible del hielo podría afectar a las condiciones ambientales, al igual que con los glaciares en la tierra, por ejemplo, y explicar la evolución de los cuerpos de los satélites en el espacio, como la luna Europa de Júpiter y Encelado de Saturno.

"Nuestro diseño permite tanto aplicaciones glaciológicas como planetarias en más de una gama de comportamientos de deformación incluyendo propiedades de fricción, inelástica y pegajosa. Esperamos que ese rango de adaptabilidad lleve a nuevos conocimientos sobre procesos de deformación, en particular mediante la combinación de análisis de las diferentes respuestas y viendo cómo compiten en distintas escalas de tiempo", dice Christine McCarthy, autora principal del estudio.

En particular, el equipo espera ampliar su estudio de la fricción del hielo en roca para incluir interrelaciones más realistas, como agua de deshielo y en última instancia, a presión. Para su siguiente paso, quiere continuar con las pruebas de fricción de hielo a temperaturas glaciares terrestres, en particular, explorar cómo las mareas afectan a las tasas de deslizamiento y estabilidad.

En los próximos experimentos, se sumergirán en temperaturas más frías mucho más profundas, aproximadamente de -90 grados C, y analizarán el hielo con pequeñas cantidades de amoniaco o ácido sulfúrico, que son fases posteriores sugeridas para Encelado y Europa, respectivamente. "Nos gustaría ver si el calentamiento por fricción en las fallas de las lunas heladas puede explicar los géiseres de agua líquida observados en su superficie", concluye McCarthy.

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