cuña de hielo

Una cuña de hielo es una grieta en el suelo formada por un trozo de hielo estrecho o delgado que mide hasta 3-4 metros de longitud a nivel del suelo y se extiende hacia abajo hasta varios metros de profundidad. Durante los meses de invierno, el agua del suelo se congela y se expande. Cuando las temperaturas alcanzan los -17 grados Celsius o menos, el hielo ya formado actúa como un sólido y se expande formando grietas en la superficie conocidas como cuñas de hielo. A medida que este proceso continúa durante muchos años, las cuñas de hielo pueden crecer hasta alcanzar el tamaño de una piscina . Las cuñas de hielo suelen aparecer en un patrón poligonal conocido como polígonos de cuña de hielo . Las grietas también pueden rellenarse con materiales distintos del hielo, especialmente arena, y entonces se denominan cuñas de arena .

Existen muchas teorías que intentan explicar el origen de las cuñas de hielo, pero solo una ha sido respaldada de manera consistente por la mayoría de los científicos más destacados: la teoría de la contracción térmica.

La teoría de la contracción térmica postula que, durante los meses de invierno, debido al frío extremo, se forman grietas de contracción térmica de tan solo unos centímetros de ancho y un par de metros de profundidad. ^{[ 1 ]} Durante los meses siguientes, la nieve se derrite y el agua restante llena las grietas, congelándose en el permafrost bajo la superficie. Estas pequeñas grietas se convierten en permafrost. Al llegar el verano, el permafrost se expande; la compresión horizontal produce el levantamiento del sedimento congelado por deformación plástica. El invierno siguiente, el frío vuelve a congelar y agrieta la cuña de hielo ya formada, permitiendo que la nieve derretida en primavera llene la grieta vacía. Se cree que la temperatura media anual del aire necesaria para la formación de cuñas de hielo es de -6 °C a -8 °C o incluso más fría. ^{[ 2 ]}

Existen tres tipos diferentes de cuñas de hielo: activas, inactivas y moldes. Las tres son comunes hoy en día y se pueden encontrar en distintas partes del mundo.

Las cuñas de hielo activas son aquellas que aún están evolucionando y creciendo. Cada año se añade una capa de hielo si se produce una grieta, pero no es necesario que esta se produzca anualmente para que una cuña se considere activa. La zona donde la mayoría de las cuñas de hielo permanecen activas es a lo largo de la zona de permafrost. El número de cuñas de hielo activas que se agrietan anualmente disminuye progresivamente a medida que se vuelven inactivas. ^{[ 3 ]}

Las cuñas de hielo inactivas son aquellas que ya no se agrietan ni crecen. Durante los meses de invierno, la cuña no se parte y, por lo tanto, en verano no se añade agua nueva. ^{[ 3 ]}

En zonas que antes estaban cubiertas de permafrost, las cuñas de hielo se han derretido y ya no contienen hielo . La cuña , ahora vacía, está llena de sedimentos y tierra de las paredes circundantes. Estas se denominan moldes de cuñas de hielo y pueden utilizarse para estimar el clima de hace cientos de miles de años.

Históricamente, las cuñas de hielo se han clasificado en dos categorías principales: epigenéticas y singenéticas. ^{[ 4 ]} El tipo de cuña de hielo se refiere a la forma en que crece con el tiempo. Estudios de campo relativamente recientes han revelado un nuevo tipo de cuña de hielo: antisingenética. Actualmente, estos son los únicos tres tipos de cuñas de hielo clasificados de forma distinta que se observan en la naturaleza. ^{[ 5 ]} Las diferencias entre los patrones de crecimiento de las cuñas epigenéticas, singenéticas y antisingenéticas dependen de las condiciones de la superficie del suelo, es decir, si el nivel del suelo permanece prácticamente inalterado o si hay adición o pérdida de material. ^{[ 4 ]}

En términos geológicos, «epigenético» se refiere a características geológicas que se formaron después de la formación de los materiales circundantes. En relación con las cuñas de hielo, esto significa que las cuñas de hielo epigenéticas se forman en permafrost preexistente y no se forman al mismo tiempo que el permafrost, lo que significa que son mucho más jóvenes que el material circundante. El hecho de que una cuña de hielo sea epigenética también se refiere a la forma en que crece. Este tipo de cuñas de hielo crecen considerablemente en anchura a lo largo de su vida útil, pero rara vez en profundidad o altura. Esto significa que las cuñas de hielo epigenéticas pueden crecer hasta un máximo de 3 a 5 metros de anchura, pero mantienen aproximadamente la misma profundidad/altura que cuando se formaron. ^{[ 6 ]} Típicamente, los sedimentos a ambos lados de una cuña de hielo epigenética, adyacentes a los bordes de la cuña, presentan una curvatura hacia arriba. En una cuña de hielo epigenética, la edad del hielo en la periferia cambia poco de arriba a abajo.

Las cuñas de hielo singenéticas, al igual que la variedad epigenética, tienen su origen en el término geológico singenético, que significa que se forman al mismo tiempo que el material circundante. ^{[ 6 ]} Esto se debe a que las cuñas de hielo singenéticas crecen a medida que la superficie superior del permafrost se eleva en respuesta a la adición de material en la superficie del suelo. ^{[ 4 ]} Esto permite que las cuñas de hielo singenéticas crezcan a gran profundidad, ya que la superficie que las rodea se eleva con la acumulación de aluvión (en llanuras aluviales), turba (en la tundra) y depósitos de gelifluxión (en la base de una pendiente), entre otros materiales. ^{[ 4 ]} Las cuñas de hielo singenéticas solo pueden formarse si la contracción térmica y el posterior crecimiento de las vetas de hielo pueden seguir el ritmo de la adición de nuevo material. Si este es el caso, la cuña de hielo puede alcanzar profundidades de 25 metros, pero el promedio es mucho menor. ^{[ 6 ]} En una cuña de hielo singenética, la edad del hielo en la periferia disminuye hacia arriba.

Las cuñas de hielo antisingénticas se observaron por primera vez en 1990 durante el trabajo de campo de J. Ross Mackay. Mackay descubrió que las antisingénticas crecían en condiciones opuestas a las de las cuñas de hielo singenéticas, ya que la variedad antisingéntica requería la remoción de material en lugar de la acumulación y adición de material. ^{[ 4 ]} Las cuñas de hielo antisingénticas solo se forman en pendientes, donde hay una pérdida neta de materiales por erosión. De manera similar a las cuñas de hielo singenéticas, las cuñas de hielo antisingénticas solo pueden ocurrir si la tasa de agrietamiento por contracción térmica y crecimiento de vetas de hielo se mantiene al ritmo de la remoción de material activo. ^{[ 4 ]} Por lo tanto, las cuñas de hielo antisingénticas solo crecen hacia abajo, penetrando más profundamente en el suelo solo a medida que las capas superiores son removidas por movimientos de masa y erosión. ^{[ 4 ]} En una cuña de hielo antisingéntica, la edad del hielo en la periferia aumenta hacia arriba.