تاريخ ذوبان غرب القارة المتجمدة الجنوبية السريع ينبئ بتحولات مفاجئة في الجيولوجيا "الكارثية" للقارة

نظرًا لوجود طبقة جليدية كثيفة وواسعة، تبدو القارة القطبية الجنوبية ككتلة أرضية واحدة مستمرة تقع فوق القطب الجنوبي وتمتد عبر نصفي الكرة الأرضية. شكل قطاع الجليد في النصف الغربي من القارة مثل إبهام الراكب – وهو تشبيه مناسب، لأن طبقة الجليد في غرب أنتاركتيكا في حركة دائمة. تتأثر هذه الطبقة، التي تقع فوق غرب أنتاركتيكا، بارتفاع درجات حرارة محيطات وغلاف جو الأرض، وتذوب، وتتدفق للخارج، وتتناقص بسرعة مذهلة.

تتناول معظم المناقشات حول ذوبان الألواح الجليدية الضخمة في زمن تغير المناخ تأثيراتها على الناس. وهذا منطقي: فالملايين سيفقدون منازلهم أو يتعرضون للدمار بسبب ارتفاع مستويات البحر وارتفاع الأمواج العاصفة.

لكن، ماذا سيحدث للقارة القطبية الجنوبية نفسها مع ذوبان الألواح الجليدية؟

في طبقات الرواسب المتراكمة على قاع البحر على مدى ملايين السنين، نجد أدلة تشير إلى أنه عندما ذابت غرب أنتاركتيكا، حدث ارتفاع سريع في النشاط الجيولوجي على اليابسة في المنطقة. وتنبئ الأدلة بما هو متوقع في المستقبل.

رحلة استكشافية

قبل حوالي 30 مليون سنة، كانت طبقة جليدية تغطي معظم ما نعرفه الآن بأنتاركتيكا. لكن خلال حقبة البليوسين، التي استمرت من 5.3 مليون إلى 2.6 مليون سنة، تراجعت بشكل كبير طبقة الجليد في غرب أنتاركتيكا. ولم يتبقَّ سوى قمم جليدية عالية وأنهار جليدية على أو بالقرب من قمم الجبال، بدلًا من طبقة جليدية مستمرة.

قبل حوالي 5 ملايين سنة، بدأت ظروف المنطقة حول أنتاركتيكا في الدفء، وتقلصت طبقة الجليد في غرب أنتاركتيكا. قبل حوالي 3 ملايين سنة، دخل كوكب الأرض في مرحلة مناخ دافئ، مماثلة لما نعيشه اليوم.

الأنهار الجليدية ليست ثابتة. تتكون هذه الكتل الضخمة من الجليد على اليابسة وتتدفق نحو البحر، متحركة فوق الصخور الأساسية وتخدش سطح المناظر الطبيعية التي تغطيها، وتحمل معها الحطام أثناء تحركها، كأنها حزام ناقل. تتسارع هذه العملية عندما يدفأ المناخ، كما يتسارع تكوين الأنهار الجليدية التي تتكسر وتصبح جبال جليدية. ويمكن أن تحمل الأنهار الجليدية المحملة بالحطام الصخور القارية إلى البحر، وتتركها على قاع المحيط مع ذوبان الجبال الجليدية.

في أوائل عام 2019، انضممنا إلى رحلة علمية رئيسية – بعثة استكشاف المحيط الدولي 379 – إلى بحر أومندسن، جنوب المحيط الهادئ. هدف رحلتنا هو جمع مواد من قاع البحر لمعرفة ما حدث في غرب أنتاركتيكا خلال فترة ذوبانها منذ زمن بعيد.

على متن سفينة الحفر JOIDES Resolution، قام العمال بخفض جهاز حفر على عمق يقارب 13,000 قدم (3,962 مترًا) إلى قاع البحر، ثم حفروا 2,605 أقدام (794 مترًا) في قاع المحيط، مباشرة قبالة أكثر أجزاء طبقة الجليد ضعفًا في غرب أنتاركتيكا.

أحضر الحفر أنابيب طويلة تسمى “نوى”، تحتوي على طبقات من الرواسب ترسبت بين 6 ملايين سنة والوقت الحاضر. ركز بحثنا على أجزاء من الرواسب من زمن حقبة البليوسين، عندما لم تكن أنتاركتيكا مغطاة بالكامل بالجليد.

اكتشاف غير متوقع

أثناء وجودنا على متن السفينة، فوجئت كريستين سيدواي، أحد أعضاء الفريق، باكتشاف حصاة رملية نادرة في قسم من النواة كان مضطربًا. كانت شظايا الحجر الرملي نادرة في النواة، لذا كان أصل الحصاة محل اهتمام كبير. أظهرت الاختبارات أن الحصاة جاءت من جبال عميقة في داخل أنتاركتيكا، على بعد حوالي 800 ميل (1300 كيلومتر) من موقع الحفر.

لكي يحدث ذلك، كان لابد أن تكون الأنهار الجليدية قد تكوّرت من الأنهار الجليدية التي تتدفق من جبال داخلية ثم عوملت باتجاه المحيط الهادئ. قدمت الحصاة أدلة على وجود ممر محيطي عميق – بدلاً من طبقة الجليد السميكة الحالية – عبر داخل القارة الآن.

بعد انتهاء البعثة، وعندما عاد الباحثون إلى مختبراتهم، تم تأكيد هذا الاكتشاف من خلال تحليل الطمي والطين وقطع الصخور والميكروفوسيلات التي ظهرت أيضًا في نوى الرواسب. كشفت الخصائص الكيميائية والمغناطيسية لمواد النواة عن جدول زمني مفصل لانكماش وتقدم طبقة الجليد على مدى سنوات عديدة.

علامة رئيسية جاءت من تحليلات قادها كريستين هوريوكا. حاول مطابقة طبقات الطين الرقيقة في النواة مع صخور القارة، لاختبار فكرة أن الأنهار الجليدية كانت تحمل مواد كهذه لمسافات طويلة. كل طبقة طين ترسبت بعد فترة ذوبان الجليد، عندما تراجعت الطبقة الجليدية، وخلقت طبقة من الطين المحمل بالحطام الجليدي. من خلال قياس كميات عناصر مختلفة، بما في ذلك الستريونيوم والنيويديوم والرصاص، تمكن من ربط طبقات الطين الرقيقة في النوى بخصائص كيميائية في تكوينات صخور في جبال إلسورث، على بعد 1400 كيلومتر (870 ميل).

اكتشف هوريوكا ليس حالة واحدة فقط من هذا النوع، بل خمس طبقات من الطين ترسبت بين 4.7 مليون و3.3 مليون سنة مضت. مما يشير إلى أن الطبقة الجليدية ذابت وتكونت محيطات مفتوحة، ثم عادت وتكونت مرة أخرى، وملأت الداخل، بشكل متكرر، خلال فترات زمنية قصيرة من آلاف إلى عشرات الآلاف من السنين.

هذه الصورة التوضيحية تظهر محاكاة رقمية لتقلبات طبقة الجليد في أنتاركتيكا عبر ملايين السنين. تعتمد النموذج على تغير درجات حرارة المحيط والغلاف الجوي مع الزمن؛ فطبقة الجليد تتوسع مع البرودة وتتناقص مع ارتفاع درجات الحرارة. موقع نواة البعثة 379 في المحيط، يُشار إليه بالنجمة وخط متقطع. توفر هذه المحاكاة تصورًا واحدًا ممكنًا لسلوك طبقة الجليد خلال حدث تراجع/تقدم واحد حوالي 3.6 مليون سنة مضت. تم التحقق من صحة النموذج من خلال مقارنة مع مجموعة من المعلومات الجيولوجية.

إكمال الصورة بشكل أوسع

زميلتنا روثي هالبيرستادت دمجت هذه الأدلة الكيميائية والتوقيت في نماذج حاسوبية تظهر كيف نشأت أرخبيل من الجزر ذات القمم الجبلية المغطاة بالثلوج مع استبدال المحيطات الكثيفة التي تملأ حوض القارة الآن.

أكبر التغيرات حدثت على الساحل. تظهر المحاكاة زيادة سريعة في إنتاج الأنهار الجليدية وتراجع حاد في حافة الطبقة الجليدية نحو جبال إلسورث. أصبح بحر أومندسن مكتظًا بالجبال الجليدية من جميع الاتجاهات. كانت الصخور والحصى المدمجة في الأنهار الجليدية تطفو في البحر وتُلقى على قاع المحيط مع ذوبان الأنهار الجليدية.

تشير الأدلة الجيولوجية القديمة من أنتاركتيكا وأماكن أخرى حول العالم إلى أنه مع ذوبان الأنهار الجليدية وتدفقها من اليابسة، يرتفع سطح الأرض نفسه، لأن الجليد لم يعد يضغط عليه. يمكن أن يسبب هذا التحول زلازل، خاصة في غرب أنتاركتيكا، التي تقع فوق مناطق ساخنة من غلاف الأرض، والتي يمكن أن تنتعش بسرعة عالية عندما يذوب الجليد فوقها.

كما أن تحرير الضغط على الأرض يزيد من النشاط البركاني – كما يحدث حاليًا في آيسلندا. تأتي أدلة على ذلك في أنتاركتيكا من طبقة رماد بركاني اكتشفتها سيدواي وهوريوكا في النوى، تكونت قبل 3 ملايين سنة.

فقدان الجليد منذ زمن بعيد والحركات التصاعدية في غرب أنتاركتيكا أدت أيضًا إلى حدوث انهيارات صخرية ضخمة وانزلاقات أرضية في الصخور المتصدعة والمتضررة، مما شكل جدران ووديان جليدية ومنحدرات ساحلية. أدت الانهيارات تحت الماء إلى إزاحة كميات هائلة من الرواسب من الرف البحري. وبما أن وزن الجليد والبحر لم يعد يضغط عليها، فإن كتل الصخور الضخمة تكسرت واندفعت إلى الماء، مسببة تسونامي أدى إلى تدمير السواحل.

لقد جعلت سرعة هذه التغيرات، التي حدثت في الماضي، غرب أنتاركتيكا نموذجًا لما يُطلق عليه “الجيولوجيا الكارثية”.

تشبه هذه الارتفاعات السريعة في النشاط ما حدث في أماكن أخرى من الكوكب في الماضي. على سبيل المثال، عند نهاية آخر عصر جليدي في نصف الكرة الشمالي، قبل 15,000 إلى 18,000 سنة، تعرضت المنطقة بين يوتا وكولومبيا البريطانية لفيضانات من بحيرات ذوبان الجليد المنفجرة، وارتفاع الأرض، وانهيارات صخرية، وزيادة النشاط البركاني. وما زالت هذه الأحداث تحدث حتى اليوم في كندا وألاسكا.

يحقق العلماء في العلاقة بين ذوبان الأنهار الجليدية والانفجارات البركانية.
تحليل النشاط الديناميكي للأنهار الجليدية

تحليل فريقنا للتركيب الكيميائي للصخور يوضح أن غرب أنتاركتيكا لا يمر عادةً بتحول تدريجي ضخم من مغطاة بالجليد إلى خالية منه، بل يتأرجح بين حالات مختلفة بشكل كبير. وكل مرة كانت الطبقة الجليدية تختفي فيها في الماضي، كانت تؤدي إلى فوضى جيولوجية.

الاستنتاج المستقبلي هو أنه عندما ينهار الجليد في غرب أنتاركتيكا مرة أخرى، ستعود الأحداث الكارثية. وسيحدث ذلك بشكل متكرر، مع تراجع وتقدم الطبقة الجليدية، مما يفتح ويغلق الروابط بين مناطق مختلفة من محيطات العالم.

قد يؤدي هذا المستقبل الديناميكي إلى استجابات سريعة في النظام البيئي، مثل تكاثر الطحالب حول الأنهار الجليدية في المحيط، مما يؤدي إلى تدفق أنواع بحرية جديدة إلى الممرات المائية المفتوحة حديثًا. كما ستتفتح مساحات واسعة من الأراضي على جزر غرب أنتاركتيكا لتصبح مغطاة بالطحالب والنباتات الساحلية، مما يجعل القارة أكثر خضرة من لونها الأبيض الجليدي الحالي.

تشير بياناتنا عن ماضي بحر أومندسن والتوقعات الناتجة إلى أن التغيرات على اليابسة في غرب أنتاركتيكا لن تكون بطيئة أو تدريجية أو غير ملحوظة من منظور الإنسان. بل، ما حدث في الماضي من المحتمل أن يتكرر: تحولات جيولوجية سريعة تُشعر بها المناطق المحلية كأحداث نهاية العالم مثل الزلازل والانفجارات الأرضية والانهيارات الأرضية والتسونامي – مع تأثيرات عالمية.