Los satélites del Experimento de Recuperación Gravitatoria y Clima (GRACE, por sus siglas en inglés) han conseguido medir con precisión desde el espacio el derretimiento de los glaciares de Groenlandia, según los datos revelados este viernes por el Centro de Investigación Alemán de Geociencias (GFZ), justo cuando se celebra el décimo aniversario de estos satélites gemelos.
Este sábado, 17 de marzo de 2012, los dos satélites gemelos GRACE cumplieron diez años en órbita. Los científicos los llaman "Tom y Jerry", porque se persiguen el uno al otro, trazando, exactamente, la misma órbita alrededor de la tierra.
Desde su lanzamiento, desde el cosmódromo ruso de Plesetsk, los dos satélites han dado la vuelta a la Tierra más de 55.000 veces, en una órbita casi polar entre los 450 y 500 kilómetros de altitud. GRACE es un proyecto conjunto de la agencia espacial de los EE.UU., la NASA, y el Centro Aeroespacial Alemán. El investigador principal de la misión es el profesor Byron Tapley, de la Universidad de Texas; y el co-investigador principal es el doctor Frank Flechtner, del Centro de Investigación Alemán de Geociencias GFZ.
El escudo de hielo de Groenlandia tuvo que hacer frente a una pérdida de 240 gigatoneladas de masa entre 2002 y 2011; lo cual se correspondió con un aumento del nivel del mar de alrededor de 0,7 mm por año, es decir 7 centímetros en el conjunto del periodo. Estos datos se conocen gracias a las mediciones de alta precisión de la misión GRACE, cuyos registros resultaron en una imagen exacta, sin igual hasta la fecha, de la gravedad de la Tierra.
Una de las leyes de Newton establece que la gravedad de un objeto depende directamente de su masa: "cuando cambió la masa de hielo de Groenlandia, lo mismo ocurrió con la gravedad", explica el doctor Frank Flechtner, del Centro de Investigación Alemán de Geociencias GFZ, quien explica que "las mediciones sobre la gravedad, realizadas por GRACE, nos dan información sobre los cambios en la masa, incluyendo los relacionados con el clima".
Por otro lado, la distribución desigual de la masa en el planeta, causa -debido a la variabilidad resultante de la gravedad- que la Tierra posea una forma irregular, que se aparta significativamente de la esfericidad. Conocido como 'patata de la gravedad de Postdam', el geoide ha alcanzado notoriedad mundial. Sin embargo, esta forma de patata se encuentra sometida, igualmente, a cambios temporales.
Durante la última Edad de Hielo, una capa de hielo de kilómetros de espesor cubría América del Norte y Escandinavia; desde que este hielo se derritió, la corteza, ahora liberada de su carga, sigue en aumento hasta nuestros días, lo que ha causado que el flujo de materiales en el interior de la Tierra, en el manto, tenga que reponerse. Con GRACE, pudo detectarse, por primera vez, este ajuste isostático glacial, como un cambio en la altura del geoide: así, la Edad de Hielo sigue teniendo efecto en el planeta, lo cual es especialmente evidente en América del Norte y Escandinavia.
El principal objetivo científico de la misión de GRACE consistía en medir el campo gravitatorio de la Tierra, y sus cambios con el tiempo a escala mundial, con una precisión sin precedentes. Si la Tierra fuera una esfera homogénea, los dos satélites en órbita realizarían órbitas elípticas exactas, alrededor de ésta; sin embargo, la distribución desigual de la masa ocasiona perturbaciones en la trayectoria.
"El análisis de los satélites nos permite obtener la estructura irregular de la gravedad de la Tierra", explica Frank Flechtner, "sin embargo, esto requiere que las órbitas de los satélites sean medidas con alta precisión; cada uno de los dos satélites GRACE está, por lo tanto, equipado con un receptor GPS para el posicionamiento, un acelerómetro para corregir fuerzas perturbadoras -ocasionadas por la atmósfera residual y la radiación solar- y dos rastreadores para determinar la posición de los satélites en el espacio".
Sin embargo, según los científicos, el núcleo del sistema es el mecanismo de medición, desarrollado por la NASA, que permite la medición continua de la separación entre los dos satélites: con una precisión de una décima parte del grosor de un cabello.
Conociendo la distancia variante entre los dos satélites, los científicos del GFZ han podido determinar el campo gravitatorio de la Tierra. Aproximadamente, cada 30 días, los satélites recogen suficientes datos para elaborar un mapa global completo. Este registro mensual de la gravedad es, por lo menos, 100 veces más preciso que cualquier modelo anterior.
"Muchos procesos en el clima de nuestro planeta están acompañados de grandes redistribuciones de masas de agua, que se hacen visibles en el campo de gravedad", añade Flechtner; esto ha permitido, como el nombre de la misión indica, la primera observación y análisis de numerosos procesos relacionados con el clima a nivel mundial.
En particular, es importante mencionar el estudio de balance de masa en el contenido de agua continental, la cuantificación del aumento o disminución de las masas de hielo y nieve en las zonas de glaciares polares, la observación de corrientes superficiales y profundas, o los cambios terrestres después de los grandes terremotos -como el de Sumatra-Andaman (2004), Chile (2010) y Fukushima (2011).
La teoría de la 'patata de la gravedad de Postdam', desarrollada originalmente en 1995, es ahora mucho más precisa, gracias a GRACE. Esto es importante para, por ejemplo, mejorar las trayectorias de los satélites geodésicos, y derivar precisos sistemas de referencia global de ellos -un requisito previo para la combinación y evaluación de diversos sistemas de sensores globales, tales como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) o el Satellite Laser Ranging (SLR).
Otro de los objetivos científicos de la misión GRACE ha sido derivar, diariamente, alrededor de 150 perfiles de temperatura vertical distribuida y vapor de agua, a partir de datos GPS. Estos datos llegan al GFZ a través de su propia estación de recepción en Ny *lesund, en Spitsbergen (Noruega), y se entregan a los centros meteorológicos mundiales durante las 2 primeras horas de ser recibidos, con el fin de mejorar los pronósticos meteorológicos a nivel mundial. Además, estos registros se utilizan para el estudio de los cambios climáticos inducidos por la atmósfera terrestre.
