How we look kilometers below the Antarctic ice sheet | Dustin Schroeder

Tradutor: Larissa Corraide Revisor: Maricene Crus

I'm a radio glaciologist.

Sou um rádio-glaciologista.

That means that I use radar to study glaciers and ice sheets.

Isso significa que uso radares para estudar geleiras e camadas de gelo.

And like most glaciologists right now,

Como muitos glaciologistas nesse momento,

I'm working on the problem of estimating

estou trabalhando no problema de estimar

how much the ice is going to contribute to sea level rise in the future.

a quantidade de gelo que contribuirá para elevar o nível do mar no futuro.

So today, I want to talk to you about

Hoje, gostaria de falar

sobre por que é tão difícil traduzir em números a elevação do nível do mar,

why it's so hard to put good numbers on sea level rise,

and why I believe that by changing the way we think about radar technology

e por que acredito que se mudássemos nossa opinião sobre tecnologia de radares

and earth-science education,

e sobre ciências da Terra poderíamos nos aprimorar muito.

we can get much better at it.

Quando muitos cientistas falam sobre aumento do nível do mar,

When most scientists talk about sea level rise,

they show a plot like this.

eles mostram um gráfico como este,

This is produced using ice sheet and climate models.

produzido usando modelos climáticos e de camadas de gelo.

On the right, you can see the range of sea level

À direita, vocês podem ver a variação do nível do mar

predicted by these models over the next 100 years.

prevista por este modelos para os próximos 100 anos.

For context, this is current sea level,

Para contextualizar, este é o atual nível do mar,

and this is the sea level

e este é o nível do mar

above which more than 4 million people could be vulnerable to displacement.

acima do qual mais de 4 milhões de pessoas podem ser desalojadas.

So in terms of planning,

Em termos de planejamento,

the uncertainty in this plot is already large.

a incerteza desse gráfico é grande.

However, beyond that, this plot comes with the asterisk and the caveat,

Porém, além disso, o gráfico vem com uma advertência:

"... unless the West Antarctic Ice Sheet collapses."

"... a menos que o manto de gelo da Antártica desmorone."

And in that case, we would be talking about dramatically higher numbers.

Neste caso, falaríamos sobre números drasticamente maiores.

They'd literally be off the chart.

Números que estariam literalmente fora do gráfico.

And the reason we should take that possibility seriously

A razão pela qual deveríamos levar isso a sério,

is that we know from the geologic history of the Earth

é que sabemos da história geológica da Terra,

that there were periods in its history

que existiram períodos na história

when sea level rose much more quickly than today.

nos quais o nível do mar subiu bem mais rápido do que hoje.

And right now, we cannot rule out

E neste momento,

não podemos desconsiderar a possibilidade de que isso aconteça no futuro.

the possibility of that happening in the future.

So why can't we say with confidence

Então, por que não podemos dizer com confiança

whether or not a significant portion of a continent-scale ice sheet

se uma porção significativa de uma camada de gelo em escala continental

will or will not collapse?

irá ou não desmoronar?

Well, in order to do that, we need models

Para fazer isso, precisamos de modelos

that we know include all of the processes, conditions and physics

que incluem todos os processos,

condições e física envolvidos em um colapso como esse.

that would be involved in a collapse like that.

And that's hard to know,

É difícil saber sobre isso

because those processes and conditions are taking place

porque estes processos e condições estão ocorrendo

beneath kilometers of ice,

abaixo de quilômetros de gelo

and satellites, like the one that produced this image,

e satélites, como o que produziu esta imagem,

are blind to observe them.

não conseguem observá-los.

In fact, we have much more comprehensive observations of the surface of Mars

Na verdade, temos observações muito mais abrangentes da superfície de Marte

do que o que está sob o manto de gelo da Antártica.

than we do of what's beneath the Antarctic ice sheet.

And this is even more challenging in that we need these observations

Isso é ainda mais desafiador porque precisamos dessas observações

em uma escala gigantesca, tanto de tempo quanto de espaço

at a gigantic scale in both space and time.

In terms of space, this is a continent.

Em termos de espaço, o manto é um continente.

E da mesma maneira que a América do Norte,

And in the same way that in North America,

the Rocky Mountains, Everglades and Great Lakes regions are very distinct,

as Montanhas Rochosas, os Everglades e os Grandes Lagos são regiões distintas,

so are the subsurface regions of Antarctica.

regiões abaixo da Antártica também são.

And in terms of time, we now know

E termos de tempo, agora sabemos

that ice sheets not only evolve over the timescale of millennia and centuries,

que o manto de gelo não evolui somente apenas na escala de milênios e séculos,

but they're also changing over the scale of years and days.

mas também em uma escala anual e diária.

So what we want is observations beneath kilometers of ice

O que queremos são observações abaixo de quilômetros de gelo

at the scale of a continent,

na escala continental,

and we want them all the time.

e as queremos o tempo todo.

So how do we do this?

Como fazemos isso?

Well, we're not totally blind to the subsurface.

Na verdade, não somos totalmente incapazes de observar o subsolo.

I said in the beginning that I was a radio glaciologist,

Eu disse no início que sou rádio-glaciologista,

and the reason that that's a thing

e a razão de que isto é importante

is that airborne ice-penetrating radar is the main tool we have

é que o radar de penetração de gelo é a principal ferramenta que temos

to see inside of ice sheets.

para vermos o interior das camadas de gelo.

So most of the data used by my group is collected by airplanes

A maioria dos dados usados pelo meu grupo são coletados por aviões como o DC-3,

like this World War II-era DC-3,

usado na Segunda Guerra Mundial, que lutou na Batalha das Ardenas.

that actually fought in the Battle of the Bulge.

You can see the antennas underneath the wing.

Vocês podem ver as antenas debaixo da asa.

These are used to transmit radar signals down into the ice.

Elas são usadas para transmitir sinais de radar para dentro do gelo.

And the echos that come back contain information

E os ecos que voltam contêm informações

about what's happening inside and beneath the ice sheet.

sobre o que está acontecendo dentro e abaixo das camadas de gelo.

While this is happening,

Enquanto isso acontece,

scientists and engineers are on the airplane

cientistas e engenheiros estão no avião

for eight hours at a stretch,

por 8 horas seguidas,

making sure that the radar's working.

garantindo que o radar esteja funcionando.

And I think this is actually a misconception

Acho que há um conceito errado sobre esse trabalho de campo,

about this type of fieldwork,

where people imagine scientists peering out the window,

no qual as pessoas imaginam cientistas espiando pela janela,

contemplating the landscape, its geologic context

contemplando a paisagem, seu contexto geológico

and the fate of the ice sheets.

e o destino das camadas de gelo.

We actually had a guy from the BBC's "Frozen Planet" on one of these flights.

Uma pessoa do "Planeta Congelado" da BBC esteve em um desses voos,

And he spent, like, hours videotaping us turn knobs.

e passou horas nos filmando, mexendo em botões.

(Laughter)

(Risos)

And I was actually watching the series years later with my wife,

Anos depois, assistindo às séries com minha esposa,

and a scene like this came up, and I commented on how beautiful it was.

uma cena como essa apareceu, e eu comentei que era linda.

And she said, "Weren't you on that flight?"

E ela disse: "Você não estava naquele voo?"

(Laughter)

(Risos)

I said, "Yeah, but I was looking at a computer screen."

Eu disse: " Sim, mas estava olhando para a tela do computador".

(Laughter)

(Risos)

So when you think about this type of fieldwork,

Quando pensarem sobre esse trabalho de campo,

don't think about images like this.

não pensem em imagens como essa.

Think about images like this.

Pensem em imagens como essa.

(Laughter)

(Risos)

This is a radargram, which is a vertical profile through the ice sheet,

Isso é um radargrama, um perfil vertical da camada de gelo,

kind of like a slice of cake.

como uma fatia de bolo.

The bright layer on the top is the surface of the ice sheet,

A camada mais clara no topo é a superfície da camada de gelo

the bright layer on the bottom is the bedrock of the continent itself,

a camada mais clara embaixo é a fundação rochosa do próprio continente,

and the layers in between are kind of like tree rings,

e as camadas entre essas duas são como três anéis,

in that they contain information about the history of the ice sheet.

que contêm informações sobre a história da camada de gelo.

And it's amazing that this works this well.

É incrível que isso funcione tão bem.

The ground-penetrating radars that are used

Os radares de penetração de solo usados

to investigate infrastructures of roads or detect land mines

para investigar infraestruturas de rodovias ou detectar minas

struggle to get through a few meters of earth.

têm dificuldades em atravessar alguns metros de terra.

And here we're peering through three kilometers of ice.

Estamos observando através de 3 quilômetros de gelo.

And there are sophisticated, interesting, electromagnetic reasons for that,

Existem razões eletromagnéticas sofisticadas, e interessantes para isso,

but let's say for now that ice is basically the perfect target for radar,

mas vamos dizer agora que esse gelo é basicamente o alvo perfeito para o radar,

and radar is basically the perfect tool to study ice sheets.

e o radar é basicamente a ferramenta perfeita para estudar camadas de gelo.

These are the flight lines

Estas são as linhas de voo

of most of the modern airborne radar-sounding profiles

dos mais modernos perfis sonoros de radar aéreos

collected over Antarctica.

coletadas sobre a Antártica.

This is the result of heroic efforts over decades

Esse é o resultado do esforço heroico ao longo de décadas

by teams from a variety of countries and international collaborations.

de equipes de vários países e de colaborações internacionais.

And when you put those together, you get an image like this,

Quando as juntamos, conseguimos uma imagem como essa,

which is what the continent of Antarctica would look like

que é como o continente da Antártica deveria parecer

without all the ice on top.

sem todo o gelo na superfície.

And you can really see the diversity of the continent in an image like this.

Podemos realmente ver a diversidade desse continente em uma imagem como essa.

The red features are volcanoes or mountains;

As áreas em vermelho são vulcões ou montanhas;

the areas that are blue would be open ocean

as áreas azuis seriam o mar aberto, se camadas de gelo fossem removidas.

if the ice sheet was removed.

This is that giant spatial scale.

Isso está em uma escala espacial gigante.

However, all of this that took decades to produce

Porém, o que demorou décadas para ser produzido

is just one snapshot of the subsurface.

é apenas uma foto instantânea da subsuperfície.

It does not give us any indication of how the ice sheet is changing in time.

Isso não nos dá indicações de como as camadas de gelo estão mudando com o tempo.

Now, we're working on that, because it turns out

Estamos trabalhando nisso,

pois parece que as primeiras observações de radares na Antártica foram coletadas

that the very first radar observations of Antarctica were collected

using 35 millimeter optical film.

usando um filme óptico de 35 mm.

And there were thousands of reels of this film

Havia milhares de bobinas desse filmes

in the archives of the museum of the Scott Polar Research Institute

nos arquivos do museu de Instituto de Pesquisa Polar Scott,

at the University of Cambridge.

na Universidade de Cambridge.

So last summer, I took a state-of-the-art film scanner

No último verão, peguei um "scanner" de última geração

that was developed for digitizing Hollywood films and remastering them,

criado para digitalizar filmes de Hollywood e remasterizá-los,

and two art historians,

e dois historiadores de arte, fomos para Inglaterra,

and we went over to England, put on some gloves

colocamos luvas, arquivamos e digitalizamos todos esses filmes.

and archived and digitized all of that film.

So that produced two million high-resolution images

Produzimos 2 milhões de imagens de alta resolução

that my group is now working on analyzing and processing

que estão sendo analisadas e processadas pelo meu grupo

for comparing with contemporary conditions in the ice sheet.

para comparar com as condições atuais da camada de gelo.

And, actually, that scanner -- I found out about it

Na verdade, eu soube sobre esse scanner

from an archivist at the Academy of Motion Picture Arts and Sciences.

por meio de um arquivista da Academia de Artes e Ciências Cinematográficas.

So I'd like to thank the Academy --

Então, gostaria de agradecer à Academia

(Laughter)

(Risos)

por tornar isso possível.

for making this possible.

(Laughter)

(Risos)

And as amazing as it is

E por incrível que seja

that we can look at what was happening under the ice sheet 50 years ago,

que podemos ver o que estava acontecendo sob a camada de gelo 50 anos atrás,

this is still just one more snapshot.

isso ainda é apenas mais uma imagem.

It doesn't give us observations

Ela não nos dá observações

of the variation at the annual or seasonal scale,

da variação anual ou sazonal, que sabemos que é o que importa.

that we know matters.

There's some progress here, too.

Há também algum progresso.

There are these recent ground-based radar systems that stay in one spot.

Existem esses sistemas de radar em terra que são fixos em um ponto.

So you take these radars and put them on the ice sheet

Esses radares são colocados debaixo das geleiras

and you bury a cache of car batteries.

e as baterias de carro são enterradas.

And you leave them out there for months or years at a time,

Eles ficam lá por meses ou anos,

e enviam um impulso dentro da camada de gelo

and they send a pulse down into the ice sheet

a cada alguns segundos ou horas.

every so many minutes or hours.

Isso possibilita uma observação contínua no tempo,

So this gives you continuous observation in time --

but at one spot.

mas apenas em um local.

So if you compare that imaging to the 2-D pictures provided by the airplane,

Se vocês compararem estas imagens com as em 2-D fornecidas pelo avião,

this is just one vertical line.

isto é apenas uma linha vertical.

And this is pretty much where we are as a field right now.

Isso é o que temos até o momento.

We can choose between good spatial coverage

Podemos escolher entre uma boa cobertura espacial

with airborne radar sounding

com radares aéreos

and good temporal coverage in one spot with ground-based sounding.

e uma boa cobertura temporal em um ponto com radares em terra.

But neither gives us what we really want:

Mas nenhuma delas nós dá o que realmente queremos:

both at the same time.

as duas ao mesmo tempo.

And if we're going to do that,

Se formos fazer isso,

we're going to need totally new ways of observing the ice sheet.

precisaremos de novas soluções para observar a camada de gelo.

And ideally, those should be extremely low-cost

Estas soluções devem ser extremamente baratas,

so that we can take lots of measurements from lots of sensors.

para que possamos fazer medições de muitos sensores.

Well, for existing radar systems,

Em relação aos sistemas de radar existentes,

the biggest driver of cost is the power required

o maior custo é a potência necessária

para transmitir o sinal do radar.

to transmit the radar signal itself.

So it’d be great if we were able to use existing radio systems

Seria ótimo se pudéssemos usar os sistemas de rádio existentes

or radio signals that are in the environment.

ou sinais de rádio que estão no ambiente.

And fortunately, the entire field of radio astronomy

Felizmente, todo o campo da radioastronomia

é construído sobre o fato de que há sinais de rádio no céu.

is built on the fact that there are bright radio signals in the sky.

And a really bright one is our sun.

Um muito brilhante é o nosso Sol.

So, actually, one of the most exciting things my group is doing right now

Então, uma das coisas mais empolgantes que meu grupo está fazendo agora

is trying to use the radio emissions from the sun as a type of radar signal.

é tentar usar as emissões de rádio do Sol como um tipo de sinal de radar.

This is one of our field tests at Big Sur.

Este é um dos nossos testes de campo no Big Sur.

That PVC pipe ziggurat is an antenna stand some undergrads in my lab built.

O tubo de PVC é um suporte de antena feito por estudantes do meu laboratório.

And the idea here is that we stay out at Big Sur,

A ideia é ficar do lado de fora do Big Sur,

and we watch the sunset in radio frequencies,

assistir ao pôr do sol em frequências de rádio,

and we try and detect the reflection of the sun off the surface of the ocean.

e tentar detectar o reflexo do Sol na superfície do oceano.

Now, I know you're thinking, "There are no glaciers at Big Sur."

Sei o que estão pensando: "Não há geleiras no Big Sur".

(Laughter)

(Risos)

And that's true.

É verdade.

(Laughter)

(Risos)

But it turns out that detecting the reflection of the sun

Mas detectar o reflexo do Sol

off the surface of the ocean

na superfície do oceano

e detectar o reflexo no fundo de uma camada de gelo

and detecting the reflection off the bottom of an ice sheet

are extremely geophysically similar.

são geofisicamente muito semelhante.

And if this works,

E se isso funcionar,

we should be able to apply the same measurement principle in Antarctica.

poderemos aplicar o mesmo princípio de medições na Antártica.

E isso não é tão forçado quanto parece.

And this is not as far-fetched as it seems.

The seismic industry has gone through a similar technique-development exercise,

A indústria sísmica passou por uma técnica de desenvolvimento similar,

em que deixaram de usar dinamite detonante como fonte,

where they were able to move from detonating dynamite as a source,

para o uso de ruído sísmico ambiental.

to using ambient seismic noise in the environment.

And defense radars use TV signals and radio signals all the time,

Radares de defesa usam sinais de TV e sinais de rádio o tempo todo,

e não têm que transmitir sinal de radar e revelar sua localização.

so they don't have to transmit a signal of radar

and give away their position.

So what I'm saying is, this might really work.

Estou dizendo que isto pode realmente funcionar.

And if it does, we're going to need extremely low-cost sensors

Caso funcione, precisaremos de sensores de baixo custo para implementar

so we can deploy networks of hundreds or thousands of these on an ice sheet

centenas ou milhares de redes do sistema em camadas de gelo para fazer imagens.

to do imaging.

And that's where the technological stars have really aligned to help us.

É aí que a tecnologia realmente se alinhou para nos ajudar.

Those earlier radar systems I talked about

Os sistemas de radar mais antigos de que falei a respeito

were developed by experienced engineers over the course of years

foram desenvolvidos por engenheiros com experiência durante anos

at national facilities

em instalações nacionais com equipamentos especializados e caros.

with expensive specialized equipment.

But the recent developments in software-defined radio,

Mas os recentes desenvolvimentos em rádio definido por software,

rapid fabrication and the maker movement,

fabricação rápida e o movimento "maker", permitiram que uma equipe de adolescentes

make it so that it's possible for a team of teenagers

working in my lab over the course of a handful of months

trabalhasse no meu laboratório ao longo de vários meses,

to build a prototype radar.

construindo um protótipo de radar.

Eles não são adolescentes, são estudantes de Stanford,

OK, they're not any teenagers, they’re Stanford undergrads,

but the point holds --

mas não deixa de ser verdade

(Laughter)

(Risos)

that these enabling technologies are letting us break down the barrier

que essas tecnologias capacitadoras estão nos permitindo derrubar a barreira

between engineers who build instruments and scientists that use them.

entre engenheiros que constroem instrumentos e cientistas que os usam.

And by teaching engineering students to think like earth scientists

Ao ensinar esses estudantes de engenharia a pensar como cientistas

and earth-science students who can think like engineers,

e estudantes de ciências que pensam como engenheiros,

my lab is building an environment in which we can build custom radar sensors

meu laboratório cria um ambiente no qual podemos construir sensores de radar

for each problem at hand,

para cada problema em questão,

that are optimized for low cost and high performance

que são otimizados para baixo custo e alto desempenho para esse problema.

for that problem.

And that's going to totally change the way we observe ice sheets.

Isso irá mudar totalmente a forma como observamos as camadas de gelo.

Look, the sea level problem and the role of the cryosphere in sea level rise

Veja, o problema do nível do mar e o papel da criosfera no aumento do nível do mar

is extremely important

é extremamente importante e afetará o mundo inteiro.

and will affect the entire world.

But that is not why I work on it.

Mas não é por isso que trabalho nisso.

I work on it for the opportunity to teach and mentor

Trabalho nisso pela oportunidade de ensinar e orientar

extremely brilliant students,

estudantes extremamente brilhantes,

because I deeply believe that teams of hypertalented,

porque acredito profundamente que aquela equipe de jovens

hyperdriven, hyperpassionate young people

supertalentosos, muito motivados e apaixonados

can solve most of the challenges facing the world,

podem resolver muitos desafios do mundo,

and that providing the observations required to estimate sea level rise

e fornecer observações necessárias para estimar o aumento do nível do mar

is just one of the many such problems they can and will solve.

é apenas um dos muitos problemas que eles podem e irão resolver.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos) (Vivas)