Los desiertos como el Sahara albergan acuíferos de agua dulce que pueden verse afectados por el cambio climático de la Tierra. El proyecto de estudio OASIS busca establecer una misión que encuentre y examine esos acuíferos. Crédito: NASA
Los investigadores diseñarán una misión para aprender sobre los acuíferos subterráneos en áreas como el Sahara y cómo el cambio climático los afectará en el futuro.
Los ecosistemas más secos de la Tierra son un estudio en extremos: pueden ser extensiones de arena ardientemente calientes como el desierto del Sahara o extensiones de hielo terriblemente frías como las de Groenlandia y la Antártida. Estas regiones áridas reciben muy poca precipitación anual y los efectos del cambio climático en estos ecosistemas son poco conocidos. Un esfuerzo conjunto entre NASA y la Fundación Qatar tiene como objetivo abordar eso y, en el proceso, ayudar a las comunidades que están siendo afectadas por esos cambios.
Los investigadores del proyecto de estudio Orbiting Arid Subsurfaces and Ice Sheet Sounder (OASIS) están diseñando una misión satelital para explorar las dunas de arena y las capas de hielo de algunos de los lugares más secos de la Tierra con tecnología de radar similar a la utilizada por Marte Orbitador de reconocimiento (MRO). El objetivo principal del proyecto sería descubrir y monitorear fuentes subterráneas de agua dulce llamadas acuíferos. Muchos acuíferos en los desiertos del norte de África y la Península Arábiga, entre otros, se están agotando rápidamente para satisfacer las necesidades de las comunidades locales.
Al mismo tiempo, los acuíferos de las regiones costeras se ven amenazados por el aumento del nivel del mar provocado por el derretimiento de las capas de hielo en lugares como Groenlandia. Si el agua salada de los mares crecientes contamina el agua dulce de los acuíferos, afectaría no solo al agua potable, sino también a la agricultura regional y la seguridad alimentaria. Un objetivo secundario del proyecto es comprender mejor cómo el derretimiento de las capas de hielo contribuye al aumento del nivel del mar.
El proyecto OASIS busca estudiar los acuíferos de agua dulce en el desierto, así como las capas de hielo en lugares como Groenlandia. Esta ilustración muestra cómo sería un satélite con un instrumento de radar propuesto para la misión. Crédito: NASA / JPL-Caltech
En virtud de un acuerdo reembolsable de la Ley Espacial con la NASA y la Fundación Qatar (QF) para la Ciencia, la Educación y el Desarrollo Comunitario, representada por la Universidad Hamad Bin Khalifa (HBKU) y el Instituto de Investigación Ambiental y Energética de Qatar (QEERI) en HBKU – Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. y QEERI formularán conjuntamente un estudio de concepto de misión para la futura misión OASIS de Qatar.
Buscando el desierto
El proyecto busca poner un satélite en órbita terrestre para mapear la distribución de los acuíferos poco profundos debajo de la superficie del desierto en el norte de África y la Península Arábiga. Los científicos planean usar el instrumento de radar del satélite para estudiar cómo se originaron esos acuíferos y cómo el agua subterránea se mueve debajo de los desiertos a través de un complejo sistema de fracturas subterráneas que se extienden como una telaraña entre los acuíferos. Los datos recopilados en el proceso ayudarían con la gestión de los acuíferos.
“La comunidad científica está entusiasmada con esta misión. OASIS sería el primer radar espacial diseñado específicamente para detectar directamente agua subterránea en la Tierra ”, dijo James Graf, director de Ciencias y Tecnología de la Tierra en JPL en el sur de California.
Los investigadores del proyecto también tienen la intención de estudiar la topografía de la tierra debajo de las capas de hielo en Groenlandia y la Antártida para determinar propiedades como el grosor de la capa de hielo y las vías por las que el hielo fluye hacia el océano. Esta información podría alimentar modelos de respuestas actuales y futuras de la capa de hielo al cambio climático, lo que ayudaría a los investigadores a comprender mejor las contribuciones de la capa de hielo al aumento del nivel del mar.
“Los desiertos cálidos y fríos están respondiendo a los cambios climáticos expandiéndose y encogiéndose, respectivamente”, dijo Essam Heggy, investigador principal de OASIS y científico jefe y director del programa de investigación del Programa de Ciencias de la Tierra en QEERI. “Estudiar las fuerzas que impulsan estas transformaciones nos dará una idea de la evolución de los desiertos en la Tierra”.
En una encuesta decenal que identificó las áreas de interés de las ciencias de la Tierra entre 2017 y 2027, las Academias Nacionales de Ciencias señalaron que obtener una mejor comprensión de estas regiones áridas era una de varias prioridades.
“La Encuesta Decadal de las Academias Nacionales de 2017 para Ciencias de la Tierra y Aplicaciones desde el Espacio identificó la necesidad de comprender la dinámica de los acuíferos y las contribuciones de la capa de hielo al aumento del nivel del mar. El proyecto del estudio OASIS explorará un enfoque de observación complementario prometedor que puede contribuir a nuestra comprensión sobre estas dos áreas de la investigación de las ciencias de la Tierra ”, dijo Gerald Bawden, científico del programa de la NASA para el proyecto OASIS.
Retorno de señal
Dirigido por Artur Chmielewski, el director del proyecto del estudio OASIS en JPL, y Heggy, el equipo del proyecto diseñará una misión espacial que utiliza tecnología de radar similar a la desarrollada por MRO para explorar debajo de la superficie marciana. Se espera que el instrumento bajo consideración para el proyecto OASIS, un radar de sondeo de 50 megahertz, vea a través de hasta 1.8 millas (3 kilómetros) de hielo y casi 330 pies (100 metros) de arena.
La señal del radar es sensible a los cambios en las propiedades eléctricas debajo de la superficie de la Tierra causados por rocas, sedimentos, suelos anegados, hielo, charcos de agua y similares. Algunas de estas sustancias absorben más señal que otras. Los investigadores observan la cantidad de señal que rebota en el instrumento, así como el tiempo que tarda la señal en regresar, para desarrollar una imagen de cómo se ve un área en particular debajo de la superficie.
En una misión de prueba de concepto de 2011, los investigadores volaron un helicóptero sobre dos conocidos acuíferos de agua dulce debajo de los desiertos de Kuwait para asegurarse de que un instrumento de sondeo de radar pudiera detectarlos. Realizaron varios vuelos similares sobre otros desiertos en Omán y Marruecos. El proyecto de estudio OASIS ampliará el alcance de esos esfuerzos iniciales para una imagen más global.
“La seguridad del agua se está convirtiendo en un problema global para un número cada vez mayor de países alrededor del mundo y más allá de las llamadas regiones áridas”, dijo Marc Vermeersch, director ejecutivo del Instituto de Investigación de Energía y Medio Ambiente de Qatar. “Este proyecto es pionero en la investigación en este campo al proporcionar a Qatar, y a toda la comunidad científica, una herramienta innovadora que brindará respuestas clave en el campo, respaldará el proceso de toma de decisiones en términos de recursos hídricos y ayudará a identificar vías para asegurar acceso al agua para las poblaciones. Estoy particularmente contento y orgulloso de que QEERI se haya asociado con la NASA por el bien de un mundo mejor y por el avance de la ciencia ”.
Los investigadores e ingenieros del proyecto de estudio OASIS pasarán los próximos dos años formulando el concepto de misión.
