Las leyes sobre cómo fluyen los materiales granulares se aplican incluso a la escala geofísica gigante de los icebergs que se acumulan en el océano a la salida de un glaciar, según han demostrado los científicos.
El Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS publicó los hallazgos, que describen la dinámica de la obstrucción de los icebergs, conocida como mezcla de hielo, frente al glaciar Jakobshavn de Groenlandia. El glaciar de rápido movimiento se considera un indicador de los efectos del cambio climático.
"Hemos conectado teorías microscópicas para la mecánica del flujo granular con el material granular más grande del mundo: una mezcla de hielo glacial", dice Justin Burton, profesor asistente de física en la Universidad de Emory y autor principal del artículo.Los resultados podrían ayudar a los investigadores que están tratando de comprender la evolución futura de las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida. Hemos demostrado que una mezcla de hielo podría tener un efecto grande y medible en la producción de grandes icebergs por un glaciar ".
La National Science Foundation financió la investigación, que reunió a físicos que estudian la mecánica fundamental de los materiales granulares en laboratorios y glaciólogos que pasan sus veranos explorando capas de hielo polar.
"Los glaciólogos generalmente se enfrentan a una deformación lenta y constante del hielo glacial, que se comporta como melaza espesa, un material viscoso que se arrastra hacia el mar", dice el coautor Jason Amundson, glaciólogo de la Universidad del Sureste de Alaska en Juneau ".La mezcla de hielo, por otro lado, es fundamentalmente un material granular, esencialmente un fango gigante, que se rige por diferentes físicas. Queríamos comprender el comportamiento de la mezcla de hielo y sus efectos en los glaciares ".
Durante miles de años, los glaciares masivos de las regiones polares de la Tierra se han mantenido relativamente estables, el hielo encerrado en formas montañosas que disminuyeron en los meses más cálidos pero recuperaron su volumen en invierno. Sin embargo, en las últimas décadas, las temperaturas más cálidas han comenzado a descongelar rápidamenteEstos gigantes congelados. Cada vez es más común que las capas de hielo, algunas de un kilómetro de altura, se muevan, se agrieten y caigan al mar, separándose de sus glaciares madre en un proceso explosivo conocido como partición.
El glaciar Jakobshavn avanza tan rápido como 50 metros por día hasta llegar al borde del océano, un punto conocido como el final del glaciar. Aproximadamente 35 mil millones de toneladas de icebergs parten del glaciar Jakobshavn cada año, derramándose en el fiordo Ilulissat de Groenlandia,canal rocoso de unos cinco kilómetros de ancho. El proceso de partición crea una mezcla de icebergs que se mueven lentamente a través del fiordo por el movimiento del glaciar. La mezcla de hielo puede extenderse cientos de metros de profundidad en el agua, pero en la superficie se pareceun campo abultado de nieve que inhibe, pero no puede detener, el movimiento del glaciar.
"Una mezcla de hielo es una especie de purgatorio para los icebergs, porque se han desprendido en el agua pero aún no han logrado salir al mar abierto", dice Burton.
Si bien los científicos han estudiado durante mucho tiempo cómo se forma, se rompe y fluye el hielo dentro de un glaciar, nadie había cuantificado el flujo granular de una mezcla de hielo. Fue un desafío irresistible para Burton. Su laboratorio crea modelos experimentales de procesos glaciares para tratar de cuantificarsus fuerzas físicas. También utiliza partículas microscópicas como modelo para comprender la mecánica fundamental de los materiales granulares y amorfos y el límite entre un estado de flujo libre y uno rígido y atascado.
"El material granular está en todas partes, desde los polvos que componen los productos farmacéuticos hasta la arena, la suciedad y las rocas que dan forma a nuestra Tierra", dice Burton. Y sin embargo, agrega, las propiedades de estos materiales amorfos no se comprenden tan bien como losde líquidos o cristales.
Además de Amundson, los coautores de Burton en el artículo de PNAS incluyen al glaciólogo Ryan Cassotto, anteriormente en la Universidad de New Hampshire y ahora en la Universidad de Colorado Boulder, y los físicos Chin-Chang Kuo y Michael Dennin, delUniversidad de California, Irvine.
Los investigadores caracterizaron tanto el flujo como la tensión mecánica de la mezcla de hielo de Jacobshavn mediante mediciones de campo, datos satelitales, experimentos de laboratorio y modelos numéricos. Los resultados describen cuantitativamente el flujo de la mezcla de hielo a medida que se atasca y se desatasca durante su viaje a través del fiordoEl documento también mostró cómo la mezcla de hielo puede actuar como una "plataforma de hielo granular" en su estado atascado, reforzando incluso los icebergs más grandes que se han desprendido en el océano.
"Hemos demostrado que los glaciólogos que modelan el comportamiento de las plataformas de hielo con mezclas de hielo deberían tener en cuenta las fuerzas de esas mezclas", dice Burton. "Les hemos proporcionado las herramientas cuantitativas para hacerlo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Ciencias de la salud de Emory . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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