E2 Mecânica do Gelo

Tópico

O gelo é um material reologicamente complexo: comporta-se como um sólido elástico em curtos períodos de tempo — os mesmos períodos em que as ondas sísmicas se propagam ou em que o gelo se fratura repentinamente — mas comporta-se como um fluido viscoso cuja resistência interna ao fluxo não é constante em longos períodos de tempo — os mesmos períodos em que uma geleira inteira flui encosta abaixo. A relação central que descreve como o gelo se deforma sob cisalhamento afirma que a taxa de deformação do gelo é proporcional à tensão aplicada elevada a uma potência próxima de três, e essa relação fortemente não linear faz com que o gelo flua muito mais rapidamente à medida que a tensão que recebe aumenta, concentrando o fluxo de gelo em zonas estreitas onde a deformação é muito mais intensa do que no resto da geleira.

A facilidade com que o gelo flui sob uma determinada tensão também depende fortemente da temperatura do próprio gelo, seguindo uma relação em que pequenos aumentos de temperatura produzem aumentos desproporcionalmente grandes nessa facilidade de fluxo: o gelo próximo ao seu ponto de fusão torna-se entre cem e mil vezes mais macio do que o gelo frio das regiões polares. Essa dependência térmica conecta a mecânica do gelo com sua própria termodinâmica, pois o calor dissipado pela deformação viscosa do gelo em seu interior o aquece, esse aquecimento o amolece ainda mais, esse amolecimento aumenta a deformação que o gelo sofre e essa maior deformação dissipa ainda mais calor, fechando um ciclo de retroalimentação positiva auto-reforçadora. Nas zonas basais de uma geleira, onde o gelo é mais quente, essa retroalimentação concentra a deformação do gelo em uma fina camada ativada pelo próprio calor.

As propriedades elásticas do gelo determinam, em curtos períodos de tempo, a velocidade com que as ondas sísmicas compressivas e de cisalhamento se propagam através dele. Essa velocidade de propagação é precisamente o que uma sondagem sísmica usa para inferir a espessura e a estrutura interna de uma geleira sem perfurá-la.

Quando o gelo é submetido a deformação contínua, o gelo policristalino que forma uma geleira desenvolve uma orientação cristalográfica preferencial: cada um dos grãos de gelo hexagonais que compõem esse gelo policristalino gira sob cisalhamento até que o eixo cristalográfico principal desse grão esteja alinhado perpendicularmente ao plano em que o gelo está sendo cisalhado. Essa orientação preferencial pode reduzir a resistência do gelo ao fluxo em até dez vezes, reforçando ainda mais a concentração do fluxo nas zonas de cisalhamento descritas anteriormente.

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