Dall'inizio del XX secolo, quasi tutti i ghiacciai della Terra si sono ritirati o si stanno sciogliendo. I ghiacciai coprono il 10% della superficie terrestre del pianeta e contengono il 75% della nostra acqua dolce. Inoltre, l'acqua proveniente dallo scioglimento dei ghiacciai rappresenta quasi i due terzi dell'aumento osservato del livello globale del mare. Nonostante le incombenti conseguenze ecologiche, il movimento del ghiacciaio rimane poco compreso a causa della mancanza di ricerche su come le grandi masse di ghiaccio scorrano e scorrano a contatto con il substrato roccioso.

La ruvidità del substrato roccioso, la temperatura dell'interfaccia del letto di ghiaccio e la presenza di cavità piene d'acqua influiscono sull'attrito e influenzano il modo in cui scorrerà il ghiaccio. Lo studio di questi fattori pone sfide uniche:il rilevamento radar remoto da parte di satelliti e aerei può tracciare il movimento glaciale, ma non può scrutare attraverso migliaia di piedi di ghiaccio per misurare le proprietà dettagliate del ghiaccio e della roccia.

In un nuovo giornale in Il Giornale di Fisica Chimica , il fisico teorico Bo Persson del Centro di ricerca Jülich in Germania descrive un nuovo modello di attrito del ghiaccio che offre informazioni cruciali sui flussi dei ghiacciai.

Persson si è rivolto a studi precedenti su superfici in gomma che sono a contatto stazionarie o che scivolano l'una sull'altra. Per i ghiacciai, ha esaminato fattori come il substrato roccioso e la rugosità del ghiaccio, e l'effetto della gelificazione, fusione e congelamento causati dalle fluttuazioni di pressione locali. "La pressione fluttua a causa della rugosità della superficie del substrato roccioso, " ha spiegato. "Se hai una grossa 'protuberanza' sulla roccia, la pressione del ghiaccio contro la protuberanza sarà maggiore sul lato in cui il ghiaccio si muove contro la protuberanza", abbassando così la temperatura di fusione del ghiaccio.

"Il contributo più importante della mia teoria è che descrive accuratamente la formazione di cavità durante lo scorrimento, e mostra che effettivamente la cavitazione si verifica per velocità di scorrimento tipiche dei ghiacciai in scorrimento, " Ha detto Persson. Per la maggior parte dei ghiacciai spessi, come le calotte polari, la temperatura tra il ghiaccio e il substrato roccioso è vicina alla temperatura di fusione del ghiaccio a causa del riscaldamento geotermico e dell'attrito. Di conseguenza, le cavità sono quasi sempre riempite da acqua in pressione.

La presenza di quest'acqua all'interfaccia ghiaccio-roccia ha due effetti, Persson ha spiegato:Porta parte del peso del ghiaccio sovrastante e lubrifica ulteriormente il substrato roccioso. "Entrambi gli effetti ridurranno l'attrito del ghiaccio, " Egli ha detto, che fa sì che i ghiacciai scorrano più velocemente. "L'attrito tra ghiacciaio e substrato roccioso è di cruciale importanza per il flusso dei ghiacciai e per la previsione dell'innalzamento del livello del mare dovuto allo scioglimento delle calotte polari, " ha detto Persson.

"Noi modellisti di lastre di ghiaccio dobbiamo risolvere meglio la base delle calotte di ghiaccio nei nostri modelli, che richiede metodi numerici per noi non ancora comuni, " ha detto la glaciologa Angelike Humbert dell'Alfred Wegener Institute di Bremerhaven, Germania, che lavora alla modellazione delle calotte glaciali e al telerilevamento di calotte glaciali e ghiacciai tramite satelliti. "Questo è ancora più complicato quando le simulazioni devono ancora essere abbastanza veloci da eseguire simulazioni fino all'anno 2100 o 2300. Il lavoro di Bo ci ricorda il ruolo chiave svolto dalla ruvidità del substrato roccioso, che è molto difficile da osservare con la precisione richiesta nei rilevamenti radar aerei."