Estudian por primera vez las propiedades eléctricas del manto terrestre bajo la Antártida

Un equipo internacional de científicos, liderado por la Universidad de Granada (UGR), estudiará por primera vez las propiedades eléctricas del manto terrestre profundo bajo la Antártida, lo que ayudará a conocer mejor los procesos de hielo y deshielo que condicionan las variaciones del nivel del mar a escala global.

El proyecto GOLETA involucra a investigadores de la Universidad de Granada (UGR), el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (ICAT-CSIC), el Instituto Geológico y Minero de España (CSIC), las Universidades Autónoma (UAM) y Complutense (UCM) de Madrid, la Universidad de Frankfurt, el Instituto de Geofísica de la Academia Checa de ciencias, el Dublin Institute for Advanced Studies (DIAS) y el Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC).

Trabajos de campo durante la campaña antártica española 2022-2023.

Este proyecto, cuya responsable es Lourdes González Castillo (UGR), se enmarca en el Programa Estatal de I+D+i Orientado a los Retos de la Sociedad, en la extinta Modalidad de Jóvenes Investigadores (JIN) del Ministerio de Ciencia e Innovación.

Proyecto GOLETA: objetivos

El objetivo principal de GOLETA es determinar la influencia que los procesos de ajuste isostático asociados a las fases de hielo-deshielo puedan tener en la distribución de las propiedades eléctricas del manto astenosférico bajo la Antártida.

Los procesos de hielo y deshielo en la Antártida son los principales responsables de las variaciones del nivel del mar a escala global. Estos procesos llevan asociados un aumento o disminución del espesor de la capa de hielo situada sobre el continente antártico. A su vez, las variaciones de espesor de la capa de hielo tienen influencia en el comportamiento del manto terrestre de manera que producirán la flexión descendente o ascendente de la parte rígida del manto, conocida como litosfera, por aumento o disminución del peso que soporta (ajuste isostático).

La astenosfera, situada bajo la litosfera, es la capa más profunda del manto terrestre y se comporta de forma plástica-viscosa. El hundimiento de la litosfera como consecuencia del aumento de espesor de la capa de hielo producirá el aplastamiento de la astenosfera y el flujo divergente de la misma debido a su comportamiento plástico. Los procesos de deshielo producirán el efecto inverso, es decir, un ascenso de la litosfera y el flujo en sentido inverso de la astenosfera. En ambos casos, dicho flujo condicionará las propiedades eléctricas del manto astenosférico marcando una dirección preferente de conductividad eléctrica. Cabe esperar que, en las zonas tectónicamente estables de la Antártida, esa dirección de mayor conductividad sea radial al hundimiento y elevación isostáticos.  Sin embargo, en zonas tectónicamente activas, esa dirección radial debe estar modificada por los procesos tectónicos cuya influencia también queda reflejada las propiedades físicas del manto.

Esquema del flujo astenosférico asociado a los procesos de ajuste isostático relacionados con las fases de hielo y deshielo en la Antártida. Modificado de Whitehouse et al., 2019.

El principal método geofísico aplicado en este proyecto es el método magnetotelúrico, que se basa en la medida simultánea de los campos eléctrico y magnético naturales que oscilan en la superficie de la Tierra. Este método permite estudiar la estructura de la Tierra a profundidades de hasta varios centenares de kilómetros en función de sus propiedades eléctricas.

En la campaña antártica 2021-2022 se realizaron las primeras medidas en las Islas Shetland del Sur y el extremo noreste de la Península Antártica. Durante la campaña 2022-2023 se han instalado equipos fundamentalmente en el transecto latitudinal de la Península Antártica, zona clave para alcanzar los objetivos del proyecto por ser la que corresponde a la parte más continental. Este transecto, además, es considerado una de las zonas más espectaculares y bonitas de la Antártida por el contraste de paisaje y la variedad faunística que ofrece. Complementariamente al objetivo principal del proyecto, se han adquirido datos en numerosos puntos de la Isla Decepción con el fin de determinar la estructura eléctrica de la misma y la localización de reservorios magmáticos y/o hidrotermales. La interpretación de los resultados obtenidos en estas campañas constituye todo un reto en las investigaciones de la estructura profunda de la Antártida.

Hay que destacar el espíritu de colaboración entre todos los investigadores participantes de las campañas antárticas, indispensable para el desarrollo de las investigaciones y mantener el buen ambiente que facilita la convivencia en situaciones que a veces pueden resultar difíciles. En las fases de instalación de equipos en la Península Antártica, el equipo del proyecto GOLETA ha contado con el apoyo del personal de la UTM-CSIC responsable del BO Sarmiento de Gamboa (campaña 21-22) y de la dotación del BIO Hespérides (Armada española) (campaña 22-23). Estos últimos han colaborado activamente en las actividades del proyecto lo que ha hecho posible alcanzar el 100% de los objetivos planteados en esta fase. Para el trabajo realizado en isla Decepción (campañas 21-22 y 22-23), el personal del Ejército de Tierra, responsable de la gestión de la BAE Gabriel de Castilla, ha dado soporte en las actividades del proyecto lo que ha facilitado la consecución exitosa del trabajo planteado en la isla.

Instalación de equipos de prospección magnetotelúrica durante la campaña antártica española 2022-2023.

Los investigadores que han participado en la Campaña Antártica Española 22-23 son Lourdes González Castillo (investigadora principal, de la Universidad de Granada); Asier Madarieta Txurruca (Universidad de Granada); Francisco José Martínez Moreno (Universidad Complutense de Madrid); Graham Hill, Institute of Geophysics, Czech Academy of Sciences (República Checa) y César Daniel Castro Soto (University of Frankfurt, Alemania).