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

Tradutor: sabrina norris Revisora: Margarida Ferreira

I'm a radio glaciologist.

Eu sou rádio-glaciologista.

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

Isto significa que uso radares para estudar as camadas glaciais.

And like most glaciologists right now,

E, como muitos glaciologistas hoje,

I'm working on the problem of estimating

tento avaliar até que ponto o gelo polar vai contribuir

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

para elevar o nível do mar no futuro.

So today, I want to talk to you about

Hoje quero falar sobre a razão por que é tão difícil chegar

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

a valores fiáveis sobre a elevação do nível do mar

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

e porque é que acredito que, se mudarmos a nossa opinião sobre a tecnologia do radar

and earth-science education,

e sobre as ciências da Terra,

we can get much better at it.

podemos avançar muito.

When most scientists talk about sea level rise,

Os cientistas, quando falam deste fenómeno,

they show a plot like this.

mostram um gráfico como este,

This is produced using ice sheet and climate models.

baseado em dados de modelos climáticos e camadas glaciais.

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

À direita, vemos a variação do nível do mar

predicted by these models over the next 100 years.

prevista por estes modelos para os próximos 100 anos.

For context, this is current sea level,

Este é o nível atual do mar

and this is the sea level

e este valor 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 planeamento

the uncertainty in this plot is already large.

a imprecisão deste gráfico já é grande.

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

No entanto, para além disso, o gráfico traz uma observação:

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

"... exceto se o Manto de Gelo da Antártica Ocidental derreter."

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

Neste caso, estaríamos a falar de números muito mais altos,

They'd literally be off the chart.

que literalmente, não caberiam no gráfico.

And the reason we should take that possibility seriously

A razão por que devemos levar isto a sério

is that we know from the geologic history of the Earth

é sabermos que, na história geológica da Terra,

that there were periods in its history

houve períodos em que o nível do mar

when sea level rose much more quickly than today.

se elevou muito mais rapidamente que hoje.

And right now, we cannot rule out

E não podemos excluir

the possibility of that happening in the future.

a hipótese de isso acontecer no futuro.

So why can't we say with confidence

Porque será que não podemos dizer com confiança

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

se parte significativa desta placa de gelo com proporções continentais

will or will not collapse?

irá ou não desmoronar-se?

Well, in order to do that, we need models

Para isso, precisamos de modelos

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

com todos os processos, condições e aspetos físicos a considerar,

that would be involved in a collapse like that.

na eventualidade de um colapso desses.

And that's hard to know,

É difícil saber essas coisas,

because those processes and conditions are taking place

pois esses processos e condições

beneath kilometers of ice,

situam-se quilómetros abaixo do gelo,

and satellites, like the one that produced this image,

e os satélites, como o que produziu esta imagem

are blind to observe them.

não conseguem detetá-los.

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

Na verdade, podemos observar muito melhor a superfície de Marte

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

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

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

Isso é ainda mais problemático porque precisamos destas informações

at a gigantic scale in both space and time.

numa gigantesca escala de tempo e espaço.

In terms of space, this is a continent.

Em termos de espaço, a placa é um continente.

And in the same way that in North America,

E, assim como na América do Norte

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.

as regiões por baixo da Antártica também são.

And in terms of time, we now know

Em termos de tempo, sabemos hoje

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

que as placas de gelo não só evoluem numa escala de milénios e séculos

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

como estão a mudar numa escala de anos e dias.

So what we want is observations beneath kilometers of ice

Precisamos de poder ver através de quilómetros de camadas de gelo

at the scale of a continent,

de dimensões continentais

and we want them all the time.

e vê-las todas permanentemente.

So how do we do this?

Como faremos isso?

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

Bem, não é que não possamos observar nada por baixo desse gelo.

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 importância disso

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

é que o radar atmosférico que penetra no gelo é a nossa principal ferramenta

to see inside of ice sheets.

para ver dentro das camadas de gelo.

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

A maior parte dos dados usados pelo meu grupo é recolhida por aviões

like this World War II-era DC-3,

como este DC-3 da II Guerra Mundial,

that actually fought in the Battle of the Bulge.

que combateu na Batalha das Ardenas.

You can see the antennas underneath the wing.

Podemos ver as antenas sob a asa.

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

Elas enviam sinais de radar para dentro do gelo.

And the echos that come back contain information

E o som refletido contém informações

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

sobre o que está a acontecer por baixo da placa de gelo.

While this is happening,

Enquanto isto acontece,

scientists and engineers are on the airplane

os cientistas e os engenheiros ficam no avião

for eight hours at a stretch,

durante 8 horas no máximo,

making sure that the radar's working.

para assegurar que o radar funciona.

And I think this is actually a misconception

Na verdade, há uma ideia errada sobre esta forma de trabalho,

about this type of fieldwork,

where people imagine scientists peering out the window,

em que as pessoas imaginam cientistas a espreitar pela janela

contemplating the landscape, its geologic context

a admirar a paisagem, o 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 vez, uma pessoa do "Planeta Congelado" da BBC foi num destes voos

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

e passou horas a filmar-nos a mexer em botões.

(Laughter)

(Risos)

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

Anos mais tarde, assisti a essa série com a minha mulher,

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

e apareceu uma cena como esta, e eu comentei que era muito bonita.

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

E ela disse: "Tu não ias nesse voo?"

(Laughter)

(Risos)

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

Eu respondi: "Ia, mas eu estava a olhar para o ecrã do computador."

(Laughter)

(Risos)

So when you think about this type of fieldwork,

Então, quando pensarem neste tipo de trabalho,

don't think about images like this.

não pensem só em imagens como esta.

Think about images like this.

Pensem em imagens como esta.

(Laughter)

(Risos)

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

Isto é um radargrama, um perfil vertical da placa 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 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 clara em baixo é o substrato rochoso do continente

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

e as camadas entre elas 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 espantoso como isto funciona tão bem.

The ground-penetrating radars that are used

Os radares que penetram no solo

to investigate infrastructures of roads or detect land mines

usados para ver as infraestruturas de estradas ou para detetar minas

struggle to get through a few meters of earth.

têm dificuldade em penetrar em poucos metros da terra.

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

Nós conseguimos ver através de 3 km de gelo.

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

Há razões eletromagnéticas sofisticadas e interessantes para isso,

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

mas digamos apenas que esse gelo é o alvo perfeito para o radar

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

e o radar é a ferramenta perfeita para estudar placas 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 dos sonares aéreos

collected over Antarctica.

recolhidos sobre a Antártida.

This is the result of heroic efforts over decades

Este é o resultado de décadas de esforços heroicos

by teams from a variety of countries and international collaborations.

de equipas de vários países e de colaborações internacionais.

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

Quando juntamos as duas coisas, obtemos uma imagem como esta,

which is what the continent of Antarctica would look like

qual seria o aspeto da Antártica

without all the ice on top.

sem a camada de gelo.

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

Podemos ver a diversidade do continente numa imagem como esta.

The red features are volcanoes or mountains;

Os traços vermelhos são vulcões ou montanhas;

the areas that are blue would be open ocean

as áreas azuis são o mar aberto, se tirássemos a camada de gelo.

if the ice sheet was removed.

This is that giant spatial scale.

Isto está em gigantesca escala espacial.

However, all of this that took decades to produce

Porém, o que levou décadas a ser produzido

is just one snapshot of the subsurface.

é um simples instantâneo da subsuperfície.

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

Não nos dá nenhuma indicação de como a camada está a mudar com o tempo.

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

Estamos a tentar melhorar isto, pois parece

that the very first radar observations of Antarctica were collected

que as primeiras observações por radar na Antártida foram registadas

using 35 millimeter optical film.

em filme ótico de 35 mm.

And there were thousands of reels of this film

E havia milhares de bobinas de filme

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

nos arquivos do museu do Instituto Scott de Pesquisa Polar

at the University of Cambridge.

na Universidade de Cambridge.

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

No verão passado, com um "scanner" topo de gama,

that was developed for digitizing Hollywood films and remastering them,

desenvolvido para digitalizar filmes de Hollywood,

e dois historiadores de arte,

and two art historians,

and we went over to England, put on some gloves

fui para a Inglaterra, enfiei umas luvas

and archived and digitized all of that film.

e arquivei e digitalizei todos esses filmes.

So that produced two million high-resolution images

Produzimos dois milhões de imagens em alta resolução

that my group is now working on analyzing and processing

que estão a ser analisadas e processadas pela minha equipa

for comparing with contemporary conditions in the ice sheet.

para comparação com a situação atual na camada de gelo.

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

Aquele "scanner" foi-me apresentado

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

por um arquivista da Academia de Artes e Ciências Cinematográficas.

So I'd like to thank the Academy --

Por isso, agradeço à Academia

(Laughter)

(Risos)

for making this possible.

por tornar isto possível.

(Laughter)

And as amazing as it is

Por mais incrível que seja podermos ver

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

o que aconteceu à placa de gelo há 50 anos,

this is still just one more snapshot.

isto também é um simples instantâneo.

It doesn't give us observations

Não nos dá informações

of the variation at the annual or seasonal scale,

sobre a variação anual ou sazonal,

that we know matters.

que é o mais importante.

There's some progress here, too.

Mas também fizemos progressos.

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

Há sistemas recentes de sistemas de radares terrenos fixos num ponto.

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

Colocam-se esses radares sobre a camada de gelo

and you bury a cache of car batteries.

e enterramos baterias de automóveis.

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

Deixamos tudo isso ali durante meses ou anos.

and they send a pulse down into the ice sheet

Eles enviam um impulso pela camada de gelo dentro

every so many minutes or hours.

a cada tantas horas ou minutos.

So this gives you continuous observation in time --

Isso possibilita uma observação contínua

but at one spot.

mas só num ponto.

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

Se compararmos estas imagens com as fotos a 2D tiradas do 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.

É o mais que obtemos neste momento.

We can choose between good spatial coverage

Podemos escolher entre boa cobertura espacial

with airborne radar sounding

com sonares aéreos

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

ou boa cobertura temporal num ponto com radares terrenos.

But neither gives us what we really want:

Mas nada nos dá o que realmente queremos:

both at the same time.

as duas coisas ao mesmo tempo.

And if we're going to do that,

E para o conseguirmos,

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

precisaremos de novos meios para observar a camada de gelo.

And ideally, those should be extremely low-cost

O ideal é que sejam muito baratos

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

para podermos fazer muitas medições a partir de muitos sensores.

Well, for existing radar systems,

Quanto aos sistemas de radar existentes,

the biggest driver of cost is the power required

o custo mais alto é com a energia consumida

to transmit the radar signal itself.

para transmitir o sinal do radar.

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, toda a radioastronomia

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

baseia-se no facto de haver sinais de rádio no céu.

And a really bright one is our sun.

Uma das mais claras é o sol.

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

Então, uma das coisas mais interessantes que o meu grupo está a fazer

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

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

This is one of our field tests at Big Sur.

Isto é um teste de campo em Big Sur,

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

O tubo de PVC em zigurate é um suporte de antena,

feito por um de meus estudantes.

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

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

and we watch the sunset in radio frequencies,

e ver o 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 detetar o reflexo do sol na superfície do oceano.

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

Sei que estão a pensar: "Mas não há glaciares em Big Sur".

(Laughter)

(Risos)

And that's true.

É verdade.

(Laughter)

But it turns out that detecting the reflection of the sun

Mas, detetar o reflexo do sol na superfície do oceano,

off the surface of the ocean

e detetar o reflexo no fundo de uma placa de gelo

and detecting the reflection off the bottom of an ice sheet

are extremely geophysically similar.

é geofisicamente muito semelhante.

And if this works,

Se isto funcionar,

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

poderemos aplicar o mesmo princípio para as medições na Antártida.

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

E isso não é tão rebuscado como parece.

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

A indústria sísmica passou por uma técnica de desenvolvimento parecida,

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

em que deixaram de detonar dinamite

to using ambient seismic noise in the environment.

para utilizar ruídos sísmicos ambientes.

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

Os radares de vigilância usam sinais de TV e rádio, em permanência,

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

e não precisam de transmitir sinais de radar,

and give away their position.

que denunciam a sua localização.

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

Quero dizer que isso pode funcionar de facto.

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

Caso funcione, precisaremos de sensores muito baratos

para implementar centenas ou milhares de redes de sistemas numa placa de gelo

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

to do imaging.

para gerar imagens.

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

É aí que tudo parece estar tecnologicamente a nosso favor.

Those earlier radar systems I talked about

Os sistemas de radar mais antigos que já referi

were developed by experienced engineers over the course of years

foram desenvolvidos durante anos por engenheiros experientes

at national facilities

em unidades nacionais

with expensive specialized equipment.

com equipamentos específicos e caros.

But the recent developments in software-defined radio,

Porém, os sistemas recentes de rádio, definidos por software,

rapid fabrication and the maker movement,

o fabrico rápido, e o movimento "Maker"

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

permitiram que uma equipa de adolescentes,

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

a trabalhar no meu laboratório durante alguns meses,

to build a prototype radar.

criasse um radar protótipo.

Não são uns adolescentes quaisquer, 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 nos permitem quebrar a barreira

between engineers who build instruments and scientists that use them.

entre os engenheiros que criam instrumentos e os cientistas que os usam.

And by teaching engineering students to think like earth scientists

E, ao ensinar 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

o meu laboratório está a criar um local

em que podemos construir sensores de radar adaptados

for each problem at hand,

a cada problema em mãos,

that are optimized for low cost and high performance

otimizados para um baixo custo e um alto desempenho

for that problem.

para esse problema.

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

Isso irá mudar totalmente a forma de observarmos as placas de gelo.

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

O problema do nível do mar e o papel da criosfera na elevação do nível do mar

is extremely important

é extremamente importante

and will affect the entire world.

e irá afetar o mundo inteiro.

But that is not why I work on it.

Mas não é por isso que estou a trabalhar 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,

pois acredito que aquelas equipas de jovens

hyperdriven, hyperpassionate young people

extremamente talentosos, motivados e apaixonados

can solve most of the challenges facing the world,

podem resolver a maioria dos problemas do mundo de hoje,

and that providing the observations required to estimate sea level rise

e fornecer as informações necessárias para avaliar a elevação 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 solucionar.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)