A língua glacial do 79°N e as fracturas que a água de fusão abre no Ártico

No alto do Oceano Ártico, uma língua de glaciar flutuante está a flectir, a rachar e a elevar-se à medida que a água de fusão a atravessa em massa, oferecendo uma rara visão em tempo real de como um clima mais quente pode desestabilizar rapidamente gelo que antes se pensava ser relativamente estável.

Uma língua de glaciar sob pressão

Na costa nordeste remota da Gronelândia, a língua de gelo Nioghalvfjerdsbræ - mais conhecida como Glaciar 79°N - tornou-se um laboratório natural para cientistas do clima. É uma das apenas três grandes línguas glaciares flutuantes que ainda restam na Gronelândia. Só isso já a torna importante para as projecções futuras do nível do mar.

Desde meados da década de 1990, a região aqueceu de forma acentuada. A água oceânica mais quente está a atacar o glaciar por baixo. Ao mesmo tempo, o aumento das temperaturas do ar transformou partes da superfície numa paisagem sazonal de poças e riachos.

Em 1995, imagens de satélite revelaram algo novo: um grande lago de água de fusão instalado mesmo no topo da língua glacial. Esse lago, com cerca de 21 quilómetros quadrados de área, passou desde então a ser o foco de um estudo detalhado liderado por investigadores do Instituto Alfred Wegener (AWI), na Alemanha.

O lago não congela e descongela simplesmente. Drena repetidamente em episódios súbitos e violentos que remodelam o próprio glaciar.

A equipa já documentou sete drenagens principais deste único lago, quatro delas apenas nos últimos cinco anos. Cada episódio lança enormes volumes de água doce através de fendas e de poços verticais no gelo, até à base do glaciar e depois em direcção ao oceano.

Um lago gigantesco que desaparece durante a noite

Sete drenagens, cada vez mais rápidas e mais estranhas

Quando o lago drena, fá-lo depressa - numa escala de horas a dias. Em imagens de satélite tiradas antes e depois, uma superfície azul-viva transforma-se de repente numa área baça e fracturada. Onde antes havia água calma, surge um padrão complexo de fissuras.

A partir de 2019, os cientistas do AWI repararam numa geometria nova e marcante nesses campos de fracturas: grandes formações triangulares que se espalham a partir da bacia esvaziada. Estas estruturas são diferentes dos padrões mais circulares, semelhantes a dolinas, que normalmente se observam quando lagos superficiais drenam noutros glaciares.

Os campos de fractura triangulares funcionam como funis gigantes, encaminhando a água para aberturas no gelo com dezenas de metros de largura.

Essas aberturas são poços verticais que agem como ralos na superfície do glaciar, conduzindo a água de fusão directamente para a base, por vezes a mais de um quilómetro de profundidade. Assim que o lago ultrapassa um nível crítico, estes poços transportam quantidades imensas de água num tempo muito curto.

Imagens recolhidas por aeronaves e satélites mostram que, mesmo depois de um grande episódio de drenagem, a água continua a circular pelos poços durante algum tempo. Isso significa que o glaciar está a ser lavado por impulsos repetidos de água de fusão, e não por uma descarga única.

O comportamento estranho do gelo “vivo”

O estudo também mostra como o gelo se comporta de formas que nem sempre são intuitivas. O gelo glaciar flui como um líquido muito espesso ao longo de anos e décadas, mas também se dobra e recupera como um material elástico em escalas de tempo mais curtas.

Esta dupla natureza ajuda a explicar a longa duração do sistema de fracturas triangulares. À superfície, as fendas permanecem visíveis e praticamente inalteradas durante anos. No interior do glaciar, medições de radar mostram que os canais evoluem, apertam e fecham parcialmente à medida que o gelo se move por fluência e volta a congelar, mas não desaparecem por completo.

Isto significa que cada época de degelo de verão não começa do zero. As fragilidades já existentes podem ser reactivadas quando chega nova água de fusão, o que poderá explicar porque razão o lago tem drenado com maior frequência nos últimos anos.

• Comportamento viscoso: o gelo escoa lentamente para jusante sob o seu próprio peso.
• Comportamento elástico: o gelo pode flectir, rachar e recuperar quando é submetido a tensão de forma rápida.
• Resultado: sistemas de fracturas duradouros que podem reabrir quando a pressão da água aumenta.

Quando a água eleva um glaciar inteiro

Uma bolha escondida sob o gelo

Uma das descobertas mais impressionantes do estudo do AWI vem de sombras subtis em fotografias aéreas e de ecos obtidos com radar de penetração no gelo.

Ao longo de algumas linhas de fractura, os dois lados da fenda não estão à mesma altura. Um dos lados fica ligeiramente mais elevado, sugerindo que o gelo foi empurrado para cima a partir de baixo. A maior elevação situa-se directamente sob a antiga bacia do lago.

Grandes volumes de água em drenagem parecem ter ficado acumulados sob o glaciar, formando um lago subglaciar sob pressão que levanta fisicamente a língua de gelo por cima dele.

Os perfis de radar revelam o que parece ser uma bolsa de água presa sob o glaciar. Essa pressão adicional da água força o gelo a subir, deformando a superfície em vários metros. De forma notável, mais de 15 anos depois da primeira grande drenagem, as fracturas superficiais associadas a essa elevação continuam visíveis.

Este levantamento faz mais do que alterar a forma do glaciar. Quando a pressão da água aumenta na base, a fricção entre o gelo e a rocha ou sedimento subjacente diminui. Isso pode permitir que o glaciar deslize mais depressa em direcção ao mar, sobretudo durante os episódios de drenagem ou pouco tempo depois deles.

O glaciar está a entrar num novo estado?

Ao combinar imagens de satélite, radar aéreo e simulações computacionais, a equipa reconstruiu a forma como o lago enche e esvazia, como as fracturas se propagam e como os canais internos se abrem e fecham.

Foram usados modelos viscoelásticos - ferramentas matemáticas que têm em conta tanto o comportamento fluido como o comportamento elástico do gelo - para testar se estes caminhos de drenagem podem voltar a fechar-se por completo, ou se cada evento deixa o sistema um pouco mais preparado para o seguinte.

A questão central agora é saber se as drenagens repetidas empurraram o glaciar para um modo de comportamento diferente, menos estável.

Ao longo de cerca de uma década, o lago passou de descargas esporádicas para um padrão mais regular de drenagens rápidas e repetidas. Cada evento envia um impulso extremo de água de fusão para a parte inferior do glaciar, alterando as condições na base em escalas de horas a dias.

Os investigadores perguntam agora se o glaciar ainda consegue regressar todos os anos a uma configuração mais calma no inverno, ou se já terá ultrapassado um limiar em que fracturas e canais permanecem como características semipermanentes, prontas a ser reactivadas assim que o degelo recomeça.

Porque é que um lago interessa para o nível do mar global

Fendas que sobem cada vez mais alto na língua glacial

Os pormenores de um único lago num único glaciar podem parecer muito locais. No entanto, para quem modela mantos de gelo, este sistema oferece dados raros sobre a forma como o degelo superficial se liga à canalização profunda e escondida no interior de grandes massas de gelo.

À medida que a atmosfera aquece, a zona onde se podem formar poças de água de fusão está a avançar mais para o interior e para altitudes mais elevadas na encosta do Glaciar 79°N. Novas fracturas e novos lagos estão agora a afectar uma área maior da língua glacial do que na década de 1990.

Esse processo não é exclusivo do nordeste da Gronelândia. Em todo o manto de gelo, surgem milhares de lagos sazonais todos os verões. Alguns simplesmente voltam a congelar. Outros drenam de forma catastrófica, perfurando centenas de metros de gelo. Até agora, os modelos têm tido dificuldade em representar estes episódios de forma realista.

Processo	Efeito no glaciar
Degelo superficial e formação de lagos	Acrescenta peso e pressão da água à superfície do gelo
Drenagem do lago através dos poços verticais	Leva rapidamente a água até à base do glaciar
Aumento da pressão da água basal	Reduz a fricção, podendo acelerar o fluxo do gelo
Ciclos repetidos de drenagem	Mantém fracturas e canais, alterando o comportamento do glaciar

O estudo do AWI fornece geometria das fracturas medida, tempos de drenagem e provas de características internas duradouras que podem agora ser integradas em modelos numéricos do Manto de Gelo da Gronelândia. Modelos melhores ajudam, por sua vez, a afinar as projecções sobre a rapidez com que o gelo fluirá para o oceano à medida que o planeta aquece.

Termos-chave e o que realmente significam

Algumas das expressões técnicas usadas nesta investigação escondem ideias simples:

• Poço vertical: conduta quase vertical no gelo que transporta água da superfície para a base de um glaciar. Pense-se nela como um enorme tubo de drenagem escavado por água corrente.
• Lago subglaciar: massa de água líquida presa sob o gelo. Estes lagos podem ser pequenas poças ou grandes bacias com quilómetros de extensão.
• Modelação viscoelástica: forma de simular materiais que, ao mesmo tempo, fluem e recuperam a forma. Nos glaciares, isto ajuda a prever como o gelo se fende, se dobra e se desloca lentamente.
• Língua glacial: prolongamento longo e estreito de gelo que flutua no mar, continuando ligado ao manto de gelo principal em terra.

Compreender estes processos também afina a nossa percepção do risco. Uma língua glacial enfraquecida por fracturas pode desfazer-se mais facilmente quando exposta a tempestades, ao aquecimento oceânico ou a água de fusão adicional. Se grandes blocos se soltarem, removem uma espécie de porta natural que abranda a passagem do gelo das vales interiores para o oceano.

Uma preocupação emergente é o efeito combinado do degelo à superfície e do calor oceânico. A água do mar mais quente pode afinar a língua flutuante por baixo ao mesmo tempo que lagos e fissuras a enfraquecem por cima. Esse duplo esforço poderá encurtar a vida útil de estruturas como a língua do Glaciar 79°N, fazendo com que mais descarga de gelo chegue ao oceano aberto mais cedo do que o previsto.

Os investigadores já estão a correr cenários futuros em que as épocas de degelo se alongam e os lagos se formam mais cedo no ano. Nessas simulações, os episódios de drenagem tornam-se mais frequentes, os sistemas de água basal permanecem activos durante mais tempo e a língua glacial responde com fluxo mais rápido e maior flexão. Embora os valores exactos variem de modelo para modelo, todos apontam na mesma direcção: este comportamento de “rachar e drenar” deverá intensificar-se à medida que o Ártico aquece.