HIELO ANTARTICO
1. ¿Cuales son las características del hielo antartico?
Los 14 millones de kilómetros cuadrados del continente antartico se encuentran cubiertos casi completamente por un grueso manto de hielo. Esta capa cubre, desde hace 40 ó 45 millones de años, un 98 por ciento del terreno superficial. Quedan sólo libres de hielo unos 260.000 Km2, lo cual es posible apreciar en sectores de la Península Antartica e islas adyacentes y a lo largo de la costa de otros sectores del continente.
2.- ¿Qué espesor presenta la capa de hielo?
La capa de hielo tiene como promedio un espesor de 1.680 metros, sobrepasando en ciertos lugares los 4.000 metros. Dicha capa , que tiene forma de cúpula, convierte a la Antartica no sólo en el continente tres veces mas elevado , sino también en el mas frío e inhóspito para el desarrollo de la vida. Esta caparazón de hielo, refleja hacia el espacio un 90% de la radiación solar que recibe, perdiéndola.

3.- ¿Cuantos tipos de hielo hay en la Antartica?
El hielo es toda fase sólida del agua, sea ella cristalina o amorfa. En la Antartica, puede ser dulce o salado. Mientras el primero de ellos se forma únicamente en el continente, en el mar es posible encontrar ambos tipos.
Llamado también continental, el hielo dulce o terrestre, proviene de la condensación del vapor de agua que se transforma en nieve, la que a su vez adquiere un estado físico intermedio, denominado 'firn' o nieve envejecida paraconvertirse luego en el hielo propiamente tal.
El hielo dulce da origen a los glaciares, al hielo de barreras o plataformas y eventualmente a aquellas masas flotantes tan características, denominadas témpanos (icebergs). El hielo salado, por su parte, al originarse obviamente en el congelamiento del agua de mar, posee propiedades bastante diferentes al hielo dulce. Ello se debe a que las sales son dispuestas regularmente bajo la forma de capas, al interior de los cristales de hielo.
4.- ¿De qué forma se congela el mar?
El agua, a diferencia de otros elementos, se dilata al congelarse. El hielo resultante posee un peso específico menor que el agua misma y por lo tanto flota en ella.
Al congelarse el mar, sólo la capa superior de él se expande, ejerciendo una presión tal sobre el líquido que queda debajo, que llega a impedirle el congelamiento total, sea cual sea la temperatura existente.
Este fenómeno es de especial importancia por cuanto permite mantener las condiciones necesarias para que la vida acuatica se conserve aún en climas tan hostiles como los polares.
5.- ¿Cómo se formó la inmensa capa de hielo que cubre el continente?
Su formación se ha debido a la constante acumulación de nieve al interior del continente, ocurrida hace unos 40 millones de años, la cual -excepto en zonas costeras- ha permanecido siempre a temperaturas bajo cero, sin llegar jamas a derretirse. Sepultada una capa de nieve granular por otras capas sucesivas, se hanecesitado de algunos siglos para que ésta se fuera convirtiendo en hielo pues tal mutación involucra cambios tanto en la estructura del cristal, como en su densificación.
Se ha detectado que la profundidad en la cual la nieve llega a transformarse en hielo no es constante en todo el continente. Esta profundidad va aumentando en relación directa con la distancia que exista desde la costa. Ademas, mientras mas al interior se efectúe el estudio, se concluira que mayor cantidad de siglos han sido necesarios para que la nieve se transforme en hielo.
6.- ¿Cual es el volumen total del hielo ( o agua dulce) existente en el area?
El volumen total del hielo existente en la Antartica es superior a los 25 millones de kilómetros cúbicos. Esta cifra representa alrededor de un 90% de todo el hielo existente en nuestro planeta. Dicho de otra forma, he aquí una reserva importantísima, una cantidad de agua potencial equivalente al 72% de la totalidad del agua del planeta Tierra.
7.- ¿Cómo se forman las plataformas de hielo que circundan el continente?
El peso mismo del hielo provoca su lento deslizamiento hacia la periferia que esta a un nivel mas bajo. Es decir, fluye hacia las costas adquiriendo, a veces, la forma de glaciares, a una velocidad imperceptible para el ojo humano: entre 100 y 1.000 metros por año.
Una vez que tal masa alcanza el océano, avanza unos cuantos metros, formando una especie de alero de hielo al cual se le denomina'plataforma', 'barrera' o 'ice-shelf'. Estas plataformas, que se distinguen por estar apoyadas en tierra por un lado mientras que por el otro flotan en el agua, circundan practicamente todo el continente semejando blancos acantilados de una altura media de 50 metros.
De superficie plana, sólo un tercio del hielo flotante asoma a la superficie, siendo el area de estas plataformas variable. Una de las mayores corresponde a la gran Barrera de Ross, que suele ser tan extensa como la superficie de Francia en Europa.
8.- ¿Cómo se forman los témpanos o icebergs?
Los témpanos son trozos de barreras o plataformas que se desprenden de ellas, tanto por el movimiento que ejecuta el hielo hacia la periferia, como por la acción desgastadora del mar en su cara inferior. Sus formas son variadas, siendo los mas comunes aquellos témpanos alargados llamados 'tabulares', característicos de los mares subpolares. Otros, con formas predominantemente verticales, son denominados 'catedrales'.
9.- ¿Cuanto aumenta la superficie continental al congelarse el océano?
La superficie continental crece en unos 20 millones de Km2, adicionales. Luego, en verano, al fundirse gran parte del hielo queda solamente en 3 millones de Km2
10.- ¿Qué se conoce como 'pack-ice'?
El llamado pack-ice corresponde al hielo marino y resulta del derretimiento de la superficie congelada del océano, el cual presenta un espesor de 2 metros. El movimiento del mar bajo él, la acción de los fuertesvientos, las corrientes marinas y el mismo oleaje, hacen que esta especie de 'costra' se resquebraje para convertirse en una gran variedad de trozos que a la vez se van soldando unos a otros con el golpe de las olas. Según estudios, este tipo de hielo fluctúa en tamaño no sólo de una estación a otra, sino también de un año al siguiente. Ademas, los trozos así formados inician una deriva lenta pero constante. Llevados por las corrientes marinas y empujadas por los vientos oceanicos, siguen una trayectoria circular en torno al continente, en el sentido de los punteros del reloj.
11.- ¿Se han hecho estudios de la capa de hielo?
Efectivamente. En diversas capas estudiadas se han encontrado finos depósitos de polvo, de polen y de cenizas volcanicas. Con respecto a esto último, se ha localizado ceniza que en el año 1803 fue expulsada por el crater del volcan Krakatoa, ubicado en Indonesia, a miles de kilómetros de la Antartica.

https://albaivan.tripod.com/ejer1/hieloantartico.html
Fuente: Introducción al conocimiento antartico. Instituto Antartico Chileno
Por qué no se congelan los peces del Océano Artico?
Gastó cientos de ATP escribiendo: David Castro
Bueno, para no discriminar, ¿por qué no se congelan – también – los peces del Océano Antartico?… Ya se conoce, desde hace mas de 50 años, que es una proteína anticongelante la que evita que la sangre de estos peces se llegue a congelar. Primero debemos recordar que el punto de fusión del agua de maren estas regiones es de –1.8°C (debido a la concentración de sal, la cual baja su punto de fusión con respecto al agua pura); mientras que el punto de fusión de la sangre de estos peces es de –0.9°C. Sin estas proteínas anticongelantes, el flujo sanguíneo se detendría a causa de la congelación, provocando la muerte del animal; sin embargo, gracias a ella, la sangre no se ve afectada y se mantiene fluyendo constantemente. Estas proteínas son mas eficientes que muchos anticongelantes comerciales.


Pero, a pesar que se ha conocido esta proteína por 50 años, hasta ahora no se sabía cómo era su funcionamiento. Científicos de la Universidad de Bochum, liderados por el Dr. Simon Ebbinghaus, usaron una novedosa técnica llamada la Espectroscopia de Terahercios, la cual es muy usada para determinar el plegamiento de las proteínas y sus interacciones con moléculas vecinas de agua. Con esta técnica determinaron las interacciones y movimiento de las moléculas de agua y la proteína anticongelante de los peces.
Estos peces, a parte de la proteína anticongelante (AFPs) tiene una glicoproteína anticongelante (AFGPs) que es el principal agente de anticongelación. Las glicoproteínas son proteínas unidas a unos oligosacaridos (azúcares), los cuales pueden ser de dos tipos: O-linked (unidos al oxígeno de la Serina o Treonina) y N-linked (unidos al nitrógeno de la Asparragina). Los primeros estudios que intentaron revelar la función de estas glicoproteínas seenfocó principalmente en determinar si eran los puentes de hidrógeno, que posiblemente se formaban entre la región azucarada de la proteína y el agua, los responsables de su función anticongelante. Para esto diseñaron proteínas mutantes que no tenían la región de oligosacaridos unidos a su estructura. Los resultados no fueron concluyentes.
Así fue que el Dr. Ebbinghaus aplicó esta novedosa tecnología de la Espectroscopía de Terahercios y demostró que la actividad anticongelante estaba directamente relacionada con la dinamica de hidratación colectiva de largo alcance, sin que haya algún tipo de enlace entre la proteína y el agua. Las moléculas de agua normalmente “bailan” y se desplazan siguiendo un movimiento browniano (aleatorio), formando y rompiendo enlaces a cada instante; sin embargo, en proximidad a la glicoproteína anticongelante, el movimiento de estas moléculas de agua se hacía mas lento. Ademas, estas proteínas también presentan un efecto de largo alcance. Este retraso y pérdida de dinamica del agua no esta a favor del congelamiento.


Los investigadores observaron en el espectro de terahercios que cuando los grupos cis-hidroxilo (-OH) de la región azucarada de la glicoproteína eran complejados (atrapados) usando Borato de Sodio (figura de arriba), la glicoproteína perdía su actividad anticongelante y el agua recuperaba su conducta de hidratación colectiva dinamica. De esta manera entendieron, después de 50 años, como funcionan lasglicoproteínas anticongelantes en estos animales. Este conocimiento también puede ser aplicado en muchos campos de la industria; desde la automotriz, donde es importante en las regiones con inviernos crudos donde se debe evitar que el líquido de frenos, el combustible, el aceite de motor, etc. se congelen en estas temporadas. También tendrían una buena aplicación en la industria de alimentos, en la exportación de productos agrícolas, etc.
Referencia:
JACS. Antifreeze Glycoprotein Activity Correlates with Long-Range Protein−Water Dynamics. DOI: 10.1021/ja1051632
https://www.biounalm.com/2010/08/por-que-no-se-congelan-los-peces-del.html
¿Por qué los peces no se congelan en el Artico?
Los científicos que estudian por qué los peces no se congelan en el océano Artico, han descubierto que un anticongelante natural impide que la sangre fluye a las obras bajo cero las temperaturas.
La temperatura del agua en el Artico se mantiene un nivel bastante constante de 1,9 ºC casi todo el año, cercano al punto de congelación del agua de mar. El punto de congelación de la sangre de los peces, sin embargo, esta en casi 0,9 ºC. Uno esperaría que los peces que se atrevan a adentrarse mas alla de un cierto margen se congelarían. En cambio, los peces son capaces de mantenerse en movimiento gracias a una proteína que protege su sangre de helarse. Dicha proteína fue descubierta hace unos 50 años, pero sólo ahora los científicos estan descubriendo cómo funciona.
Losinvestigadores, dirigidos por la química Martina Havenith, de la Universidad de Bochum, usó la espectroscopía de terahercios para examinar las moléculas de agua en presencia de la proteína. Vieron que las moléculas de agua, en su baile normal, formando y rompiendo enlaces, disminuían su velocidad en las proximidades de la proteína. 'Digamos que el baile de discoteca se convierte en un minueto', apuntó Havenith.
La desaceleración del proceso de formación de enlaces evita la cristalización del hielo, algo que sería fatal para los peces. A temperaturas extremadamente bajas, claro que los peces se podrían congelar, pero para ese momento el agua a su alrededor ya se habría congelado también.
La investigación fue financiada por Volkswagen, sin duda con la idea de encontrar mejores sistemas de anti-congelación para sus coches. Las proteínas naturales que se encuentran en el pescado, desempeñan una labor bastante mejorada que los anticongelantes inventados por el hombre, ya que enlazan directamente con las moléculas de agua en el punto bajo de congelación. Las proteínas no necesitan enlaces. Su sola presencia es suficiente para ralentizar la congelación.
- Referencia: WiredScience.com, por Geere Duncan
- Imagen: Esculpin artico / Keim Brandon.
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