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Diez años de datos helados muestran el flujo de calor del fondo marino ártico

Los científicos han tomado la temperatura de una gran extensión de fondo marino en el Océano Ártico en una nueva investigación realizada por el Servicio Geológico de los Estados Unidos y el Servicio Geológico de Canadá. El estudio, publicado en el Journal of Geophysical Research, se acompaña del lanzamiento de un gran conjunto de datos de flujo de calor marino recopilados por el USGS de una isla de hielo a la deriva en el Océano Ártico entre 1963 y 1973. Estos datos nunca antes publicados se expanden enormemente El número de mediciones de flujo de calor marino en el alto Océano Ártico.

Los datos del flujo de calor marino usan temperaturas en sedimentos cercanos al fondo marino como una indicación de cuán caliente es la capa externa de la Tierra. Estos datos se pueden usar para probar teorías tectónicas de placas, proporcionar información sobre depósitos de petróleo y gas, determinar la estructura de las capas de roca e inferir patrones de circulación de fluidos a través de fracturas en esas capas de roca.

"Este trabajo y el hecho de que siga siendo relevante tantos años después subraya la contribución duradera que los investigadores del USGS han hecho para comprender incluso los rincones más remotos del planeta", dijo el director asociado de USGS para peligros naturales, David Applegate. "A medida que el enfoque en la región del Ártico continúa aumentando, espero ver cómo los científicos del USGS y otras instituciones se basan en esta valiosa investigación".

A partir de 1963, el ahora retirado científico del USGS Arthur Lachenbruch y su equipo de investigadores realizaron 356 mediciones de flujo de calor marino y adquirieron más de 500 muestras de sedimento del fondo marino mientras trabajaban en una cabaña instalada en Fletcher's Ice Island, un témpano de hielo de 30 millas cuadradas también conocido como T-3. Estas mediciones del flujo de calor del Océano Ártico tomadas por el USGS en el transcurso de 10 años representan mucho más que el número disponible para el margen atlántico de EE. UU.

Cuando se le preguntó sobre el lanzamiento del conjunto de datos de flujo de calor heredado T-3, Lachenbruch comentó: "Me complace ver que los resultados del flujo de calor T-3 se pusieron a disposición de los investigadores y se volvieron a analizar utilizando los datos sísmicos del Ártico adquiridos en las últimas décadas. ".

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Vista aérea del campamento científico T-3 Ice Island en la primavera de 1967 a ~ 79 ° N, con la persona en el centro para la escala. Los datos de flujo de calor de USGS y los núcleos de sedimentos se adquirieron en la hidrohut USGS a la izquierda. (Crédito: John K. Hall)

La isla de hielo T-3 fue administrada por el Laboratorio de Investigación del Ártico Naval de EE. UU. Y la Oficina de Investigación Naval. Investigadores del USGS, el Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty (LDEO) y otras instituciones trabajaron en T-3 durante meses en un período comprendido entre 1962 y 1974. Durante este período, el LDEO registró datos de navegación y geofísicos a intervalos de una hora, y El USGS también ha lanzado este conjunto de datos T-3 en colaboración con el ex investigador de LDEO John K. Hall, Geological Survey of Israel (retirado).

Durante la década de la investigación del USGS, las corrientes oceánicas y el movimiento de la bolsa de hielo polar llevaron a la Isla de Hielo T-3 a casi 21,000 km (13,050 millas) a través de la parte occidental del Océano Ártico, que se conoce como la Cuenca Amerasiana. Este sigue siendo uno de los lugares más remotos y menos estudiados de la Tierra, incluso hoy en día, lo que hace que la gran cantidad de mediciones de flujo de calor lanzadas por el USGS sea aún más notable.

El USGS adquirió las mediciones del flujo de calor marino al bajar una sonda equipada con sensores térmicos a través de un agujero permanente en el hielo hasta que la sonda ingresó al fondo marino. La sonda registró temperaturas en los sedimentos y también recuperó un núcleo de sedimentos que los investigadores y colegas del USGS utilizaron para otras mediciones en la Universidad de Wisconsin.

En el artículo del Journal of Geophysical Research que describe estas mediciones, la geofísica del USGS Carolyn Ruppel y sus coautores combinan los datos heredados del flujo de calor T-3 con imágenes sísmicas modernas. Estos datos sísmicos del Océano Ártico son adquiridos por rompehielos que toman imágenes de cientos a miles de metros (hasta muchas millas) debajo del fondo marino para revelar estructuras de sedimentos y rocas, fallas y otras características.

Algunos de los datos sísmicos modernos utilizados en el documento fueron recopilados o compilados por los proyectos de la Plataforma Continental Extendida de EE. UU. Y Canadá, cuyos científicos principales, la geofísica del USGS Deborah Hutchinson y el investigador del Estudio Geológico de Canadá David Mosher, fueron coautores del nuevo estudio. Otros coautores incluyen Lachenbruch y el científico retirado del USGS Robert Munroe, quien realizó mediciones térmicas de laboratorio en muestras de sedimentos recuperados mientras estaba en T-3.

El nuevo artículo analiza la variabilidad en el conjunto de datos de flujo de calor T-3 y muestra que las temperaturas del fondo marino y los niveles superiores de la corteza no dependen de la batimetría o el espesor del sedimento. El análisis también muestra que la alta variabilidad del flujo de calor en Alpha Ridge, que se formó cuando un punto de acceso de manto desencadenó la creación de la Provincia Ígnea Grande del Alto Ártico, es consistente con la delgada capa de sedimento sobre la roca del sótano fracturada impregnada por los fluidos circulantes.

El nuevo estudio también confirma los resultados obtenidos en la década de 1960 por Lachenbruch y el colega del USGS B. Vaughn Marshall. Habían postulado que las diferencias entre la composición de las capas de roca entre la Cuenca del Canadá y Alpha Ridge podrían explicar una anomalía del flujo de calor en el límite entre estas provincias. (Fuente: Servicio Geológico de EE. UU.)

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