Lagos subglaciales antárticos

Los lagos subglaciales son cuerpos de agua en estado líquido que se encuentran debajo de la capa de hielo de la Antártida, en la interfaz que se encuentra entre la superficie y el material del lecho. Dado que el hielo actúa como aislamiento, los niveles típicos del flujo de calor geotérmico son suficientes para calentar la base del hielo hasta el punto de fusión por presión, a pesar de que las temperaturas de la superficie se encuentran a decenas de grados centígrados por debajo del punto de congelación. El agua subglacial circula gobernada tanto por la fuerza de gravedad como por la presión del hielo de la superficie y puede acumularse en depresiones y cuencas subglaciales, y, de ese modo, formar lagos¹.

Al igual que en cualquier otro continente, la morfología del lecho antártico se compone de un sistema complejo de montañas, valles y tierras bajas. En determinadas circunstancias, el agua puede llenar por completo las cuencas subglaciales y, por ende, formar grandes lagos, como el lago Vostok: con 280 km de largo, este es uno de los diez lagos de agua dulce más grandes del mundo en cuanto a profundidad, área de superficie y volumen². Dichos lagos se encuentran junto a las divisiones de hielo y pueden contener agua prístina y sedimento que se remonta a millones de años atrás. Cerca de los márgenes de la capa de hielo, el agua subglacial se acumula y forma una red de canales y sistemas de distribución³, y lubrica los lechos de las corrientes de hielo de flujo rápido⁴. Aquí el agua puede acumularse y formar lagos: llena una depresión del lecho hasta el nivel en que fluye corriente abajo y luego vuelve a llenarse^5,6.

Existe una gran variedad de sistemas de lagos subglaciales debajo de la capa de hielo de la Antártida, desde grandes lagos estables en el centro de la capa de hielo (por ejemplo, el lago Vostok) hasta lagos estables más pequeños dispersos por todo el lecho de hielo (por ejemplo, el lago CECS⁷y el lago Ellsworth), así como pequeños lagos “activos” en materia hidrológica que se encuentran principalmente cerca del margen de la capa de hielo (por ejemplo, el lago Whillans⁵) (imagen 1).

Los lagos subglaciales activos pueden estudiarse usando mediciones satelitales de altimetría de los cambios en la elevación de la superficie del hielo; durante el llenado, la superficie del hielo se eleva varios metros y, del mismo modo, durante el drenaje, desciende.^5,17. La altimetría satelital se ha utilizado para estudiar más de 120 lagos hidrológicamente “activos”, incluidos los lagos Whillans y Mercer ubicados en la Antártida occidental¹⁸. Sin embargo, muchas veces los datos RES no muestran reflejos “clásicos” en los lagos, posiblemente debido a que el agua fluye hacia un conjunto complejo de pequeñas hondonadas conectadas entre sí, en lugar de dirigirse hacia una única cuenca, y, a veces, sucede en lugares inesperados, como el lado de sotavento de los obstáculos subglaciales del flujo del hielo¹⁹. En algunos casos, se ha demostrado que el agua sale de un lago, discurre hacia otro a cientos de kilómetros de distancia y así forma un río temporal entre ambos lagos. Entre 1996 y 1998, se estimó que el flujo de agua que corría entre dos lagos activos en la Antártida oriental era similar al del río Támesis de Londres¹⁷.La primera observación subglacial se hizo en 1969 por medio de un sistema de radiosondeo acústico (RES) transmitido por aire, debajo de la base Sóvetskaya en la zona central de la Antártida oriental: la reflexión de ondas de radio planas y de brillo constante se manifestó inequívocamente como consecuencia de la existencia de agua dulce profunda (> 10 m) debajo del hielo^8,9. Desde entonces, el RES se ha utilizado para detectar > 200 lagos en todo el continente antártico¹⁰. Aunque el RES es útil para determinar la existencia de agua basal acumulada, no puede usarse para medir la profundidad de los lagos, ya que el agua absorbe las ondas de radio, excepto en cuerpos de agua menos profundos y más puros¹¹. El método de sondeo sísmico, en cambio, es apropiado para hacer mediciones directas de la profundidad del agua. Hasta la fecha, se han medido satisfactoriamente las bases de solo cuatro lagos con el método sísmico: el lago Vostok (~1.000 m de profundidad)¹², el lago Ellsworth (~160 m)¹³, el lago Mercer (~15 m) y un lago en el Polo Sur (~30 m)¹⁴. Para los lagos más grandes —como el lago Vostok, que tiene una cavidad de agua significativa—, las mediciones del campo de gravedad pueden usarse para identificar la forma del lecho del lago, que, en combinación con los datos sísmicos, puede servir para conocer los datos barimétricos a una escala más amplia¹⁵. En el futuro, se usarán las técnicas geofísicas electromagnéticas, que ofrecen la posibilidad de crear imágenes multidimensionales de los lagos subglaciales y que brindan información sobre sus valores de salinidad^9,16, según se evaluó durante el verano austral 2018/2019 en el marco del Programa Antártico de EE. UU. en el lago Mercer.

Los lagos subglaciales han sido un tema que atrae la atención de los medios y de la comunidad científica de manera significativa desde 1996, cuando se identificó el lago Vostok, un lago de grandes dimensiones y subyace en la zona central de la Antártida oriental. Al ser ambientes únicos que han estado aislados del resto del planeta durante cientos de miles de años, se han formulado hipótesis respecto de que se trata de hábitats de microbios poco comunes, que se han adaptado para vivir allí, y que encierran rastros del cambio climático antiguo, que se ven en el final de las muestras de hielo. Esas hipótesis son totalmente comprobables si se accede a los lagos subglaciales para tomar muestras.

El SCAR se involucró en la planificación para la exploración de los lagos subglaciales en el 2000 y, de esa manera, garantizó el diálogo internacional y el intercambio de planes y descubrimientos científicos. Una apreciación fue clave para su participación: que estos medioambientes intactos de los lagos subglaciales debían ser protegidos y conservados durante el acceso para la toma de muestras y los experimentos in situ. Como primera medida, el SCAR nombró a un grupo de especialistas, que luego se convirtió en un programa formal de investigación científica llamado Exploración Lacustre Subglacial (SALE). Por otro lado, el Consejo de Investigación Nacional de EE. UU. organizó una revisión de la exploración a los lagos subglaciales para comprender cómo podían alcanzarse las metas científicas sin poner en riesgo la protección del medio ambiente²⁰. Después, el SCAR desarrolló un Código de Conducta para el acceso subglacial, que fue aceptado en la RCTA de 2011 (celebrada en Buenos Aires) y revisado en la RCTA de 2017 (en Pekín). Dicho código explica el fundamento científico de lo que significa “limpieza” y proporciona detalles acerca de cómo puede satisfacerse este requisito durante las mediciones y la extracción de muestras in situ²¹.

Las temporadas antárticas de 2011/2012 y 2012/2013 fueron cruciales para la exploración de los lagos subglaciales. Se llevaron a cabo tres programas de exploración, con diferentes grados de efectividad. En primer lugar, en febrero de 2012, un equipo ruso amplió la muestra de hielo de Vostok para penetrar en lo profundo del lago Vostok²². Al permitir que el agua del lago se congelara en el pozo y reactivar el muestreador en las siguientes temporadas, pudo recuperarse una “muestra” de agua del lago, aunque sin emplear procedimientos estériles. En segundo lugar, en diciembre de 2012, un equipo del Reino Unido omitió activar un taladro de agua caliente construido con fines específicos para acceder al lago Ellsworth, en la Antártida occidental, y extraer muestras de este²³. En tercer lugar, en enero de 2013, un equipo estadounidense, que también utilizó un taladro de agua caliente limpio²⁴, logró extraer muestras del lago subglacial activo Whillans y así demostró que los lagos subglaciales antárticos contienen vida microbiana²⁵.

En 2015, se celebró una reunión en el salón Chicheley de la Sociedad Real de Reino Unido para intercambiar conocimientos sobre las numerosas misiones de perforación a gran profundidad e identificar planes y aspiraciones a futuro²⁶. Con posterioridad, en diciembre de 2018 y enero de 2019, se accedió al lago Mercer: el programa de los Estados Unidos tomó muestras de la columna de agua y de los sedimentos en forma satisfactoria. El equipo científico asignado al lago Mercer planteó la hipótesis de que las transformaciones microbianas en ese lago responderán, en gran medida, a los restos de materia orgánica marina depositada allí durante un escenario climático pasado (J.C. Priscu, comunicación personal). En la actualidad, se analizan muestras del proyecto Mercer, cuyos resultados estarán disponibles próximamente. Si bien se adquirieron diversos conocimientos sobre cómo llevar a cabo misiones de perforación a gran profundidad, aún quedan importantes interrogantes científicos sin responder. A fin de abordar esos interrogantes, será necesario tomar muestras directamente de otros lagos, como el lago Vostok, que es profundo y ofrece estabilidad en materia hidráulica.