Weisen Shen, da SBU, recebe mais de US$ 625.000 para estudar terras abaixo do gelo do Pólo Sul

Por Daniel Dunaief

Embora seja fácil ver e estudar materiais em vales ou no topo de montanhas nuas, é muito mais difícil saber o que está abaixo de 2,7 quilómetros de gelo. Acontece que esse tipo de pergunta é muito mais do que acadêmica ou hipotética.

No Pólo Sul, os glaciares assentam sobre terras que nunca vêem a luz do dia, mas que são relevantes para o futuro de cidades como Manhattan e Boston.

A terra sólida sob as geleiras tem um forte efeito no movimento da camada de gelo, o que pode impactar a taxa de derretimento do gelo e a mudança do nível do mar.

Weisen Shen, professor assistente do Departamento de Geociências da Stony Brook University, recebeu recentemente mais de US$ 625.000 ao longo de cinco anos da National Science Foundation para estudar a terra inexplorada sob o manto de gelo da Antártica Oriental, no Pólo Sul.

A água subglacial e os hidrossistemas, juntamente com a geologia, como sedimentos ou rochas duras, afetam a dinâmica e contribuem para a velocidade de movimento do manto de gelo.

Assim que Shen fornecer uma melhor compreensão do material abaixo do gelo, incluindo a água glacial, ele poderá acompanhar isso com outros pesquisadores para interpretar as implicações da dinâmica do manto de gelo.

“Podemos prever melhor qual é a contribuição da camada de gelo da Antártica para a mudança do nível do mar”, o que oferecerá aos modeladores uma forma de avaliar o impacto provável do aquecimento global nas décadas futuras, disse ele.

Usando dados sísmicos

A partir de novembro deste ano, Shen e os estudantes de pós-graduação Siyuan Sui, Thomas Reilly e Hanxiao Wu se aventurarão por dois meses no Pólo Sul com monitores sísmicos.

Ao colocar 183 nós sísmicos e instalar oito estações sísmicas de banda larga adicionais, Shen e sua equipe quantificarão as propriedades sísmicas e, eventualmente, usá-las para inferir a composição, densidade e estrutura de temperatura da crosta e do manto superior.

A temperatura quando colocarem esses monitores será de 10 a 30 graus abaixo de 0 graus Fahrenheit. Eles precisarão fazer algumas escavações enquanto implantam esses sensores perto da superfície.

Embora se acredite que o Pólo Sul seja geologicamente estável, sinais de derretimento subglacial sugerem que a crosta pode conter uma maior concentração de elementos altamente radioativos, como urânio, tório e potássio.

Esses elementos naturais “produzem calor o tempo todo”, disse Shen.

O processo e a análise das ondas sísmicas funcionam da mesma forma que funcionariam para o estudo de um prisma. Observar a refração da luz que entra e sai do prisma de vários ângulos pode ajudar os pesquisadores a diferenciar a luz com diferentes frequências, revelando pistas sobre a estrutura e composição do prisma.

Enquanto isso, os materiais terrestres também causarão uma diferenciação na velocidade das ondas superficiais de acordo com suas frequências. A diferenciação nas velocidades é chamada de “dispersão”, que Shen e sua equipe usarão para quantificar as propriedades sísmicas. A área tem ondas naturais suficientes para que Shen não precise gerar nenhuma onda de energia artificial.

“Estamos monitorando cuidadosamente a rapidez com que [a energia sísmica] viaja” para determinar a temperatura, a densidade e o tipo de rocha, disse Shen.

A água abaixo da geleira pode agir como um escorregador, facilitando o movimento da geleira.

Alguns grandes lagos da Antártica, como o Lago Vostok, foram mapeados. A profundidade e os contornos dos lagos subglaciares próximos ao Pólo Sul, no entanto, ainda não são claros.

“Temos que utilizar muitos métodos diferentes para estudar isso”, disse Shen.

O pesquisador de Stony Brook colaborará com colegas para combinar seus resultados sísmicos com outros tipos de dados, como radar, para examinar as estruturas subgelo.

O trabalho envolverá três anos de coleta de dados de campo e dois anos de análise.

Componente educacional

Além de coletar e analisar dados, Shen acrescentou um componente educacional significativo ao estudo. Pela primeira vez, ele está trazendo a professora de ciências da Brentwood High School, Dra. Rebecca Grella, doutorada pelo programa de Ecologia e Biologia Evolutiva da Stony Brook University, Grella ministrará palestras e aulas remotamente em campo.