ذوبان الجبال الجليدية تهدد الأرض

يلعب تغير المناخ وارتفاع حرارة الكوكب دوراً كبيراً في ذوبان الجبال الجليدية في القارة القطبية الجنوبية. وهذا يؤثر على تضاريس الكرة الأرضية ومناخها بالكامل. لذلك يولي العلماء اهتماماً كبيراً بدراسة هذه القارة باستعمال كل الأساليب الممكنة. وقد استفادوا من تطور أدوات البحث العلمي تطوراً كبيراً حيث تمكن العلماء بمساعدة هذا التقدم المذهل من الكشف عن طبقات من المياه الجوفية التي قد تكون متواجدة تحت جميع التيارات الجليدية في القطب الجنوبي.

يكشف "التصوير بالرنين المغناطيسي العملاق للقارة القطبية الجنوبية" عن "مياه البحر الأحفورية" تحت الغطاء الجليدي. اكتشف العلماء تحت تيار جليدي سريع التدفق في غرب القارة القطبية الجنوبية طبقة مياه جوفية شاسعة ممتلئة بمياه البحر والتي من المحتمل أن تكون محبوسة هناك لآلاف السنين.

هذه هي المرة الأولى التي يكتشف فيها العلماء المياه الجوفية تحت مجرى جليدي في القارة القطبية الجنوبية، ويمكن أن يعيد الاكتشاف تشكيل فهمنا لكيفية تفاعل القارة المتجمدة مع تغير المناخ وأنواع الكائنات الحية الغامضة الكامنة تحت العديد من الرفوف الجليدية.

قالت كلوي دي جوستافسون، المؤلف الرئيسي لدراسة جديدة حول طبقة المياه الجوفية المدفونة، والتي كانت سابقاً أستاذة الجيوفيزياء في جامعة كولومبيا: الإسفنج الذي نلاحظه يتراوح سمكه بين نصف كيلومتر وحوالي كيلومترين، لذا فهو عميق جداً هذا ما صرحت به لموقع Live Science.

وصفت جوستافسون وزملاؤها طبقة المياه الجوفية الضخمة في تقرير نُشر 5 مايو في مجلة Science. تقع طبقة المياه الجوفية تحت نفس مجرى الجليد مثل بحيرة تحت جليدية تسمى بحيرة ويلانز، والتي تقع على عمق ضحل، حوالي (800 متر) تحت الجليد.

قالت ويني تشو، عالمة الجيوفيزياء الجليدية في كلية علوم الأرض والغلاف الجوي التابعة لمعهد جورجيا للتكنولوجيا، والتي لم تشارك في الدراسة: بالنسبة إلي، النتيجة الأكثر إثارة للدهشة هي الحجم الهائل للمياه الموجودة داخل طبقة المياه الجوفية. قدر المؤلفون أن طبقة المياه الجوفية الهائلة تحتوي على أكثر من 10 أضعاف حجم المياه الموجودة في النظام الضحل من البحيرات والأنهار الموجود في قاعدة الجرف الجليدي. يشمل هذا النظام الضحل بحيرة ويلانز، التي تبلغ مساحتها (60 كيلومتراً مربعاً) ويبلغ عمقها حوالي مترين.

قالت تشو إن العلماء قد تكهنوا منذ فترة طويلة بأن طبقات المياه الجوفية الضخمة قد تكون مخبأة تحت جليد القارة القطبية الجنوبية، ويرجع ذلك جزئياً إلى أن تيارات الجليد والأنهار الجليدية في القارة تنزلق فوق طبقة من الرواسب النفاذة التي يجب أن تكون المياه قادرة على اختراقها. ومع ذلك، حتى الآن، منعت القيود التكنولوجية الباحثين من جمع الأدلة المباشرة لمثل هذه النظم الهيدرولوجية العميقة، أي الأنظمة المكونة من المياه، كما أوضحت. بدلاً من ذلك، ركز البحث على البحيرات والأنهار الضحلة نسبياً الموجودة عند أو بالقرب من قاعدة الأنهار الجليدية والرفوف الجليدية.

وللتحديق خارج هذه الأنظمة الضحلة في الأعماق المخفية أدناه، استخدمت جوستافسون وزملاؤها تقنية تسمى "التصوير المغناطيسي". أخذوا قياسات من تيار ويلانز الجليدي في غرب أنتاركتيكا، وهو حزام جليدي متحرك يبلغ سمكه حوالي (0.8 كيلومتر) ويتحرك حوالي (1.8 متر) يومياً في تدفقاته نحو الجرف الجليدي القريب المسمى "روس".

يعتمد التصوير المغناطيسي على المجالات الكهرومغناطيسية الناتجة عن الرياح الشمسية التي تتفاعل مع طبقة الأيونوسفير للأرض - وهي طبقة كثيفة من الجزيئات والجسيمات المشحونة كهربائياً في الغلاف الجوي العلوي. عندما تضرب الرياح الشمسية طبقة الأيونوسفير، فإنها تثير الجسيمات داخلها وتولد مجالات كهرومغناطيسية متحركة تخترق سطح الأرض. هذه الحقول المتحركة تحفز الحقول الثانوية في الجليد والثلج والرواسب، وهذه الحقول الثانوية هي التي تقيسها الأدوات المغناطيسية. قام الفريق بدفن هذه الأدوات في حفر ضحلة في الثلج وجمع البيانات من حوالي أربعين موقعاً مختلفاً على تيار الجليد.

قالت جوستافسون: هذه الحقول الثانوية مرتبطة ارتباطاً وثيقاً بالجيولوجيا والهيدرولوجيا، على وجه التحديد، ما يعني أن الجليد يبدو مختلفاً تماماً عن الرواسب، والمياه المالحة تبدو مختلفة عن المياه العذبة، وما إلى ذلك. وقالت: هذا يشبه أخذ التصوير بالرنين المغناطيسي للأرض، وتأتي إشارتنا للتو من تفاعل الشمس مع المجال المغناطيسي للأرض.

استخدمت فرق أخرى من العلماء هذا التصوير المغناطيسي الضخم في القارة القطبية الجنوبية من قبل لفحص قشرة الأرض والغطاء العلوي. بدأت هذه الدراسات في وقت مبكر من التسعينيات، وفقاً لمراجعة عام 2019 نشرت في مجلة Surveys in Geophysics. وبدلاً من ذلك، أخذ فريق جوستافسون قياسات من عمق ضحل، يمتد من قاعدة التيار إلى حوالي (5 كم) أسفل. هناك، اكتشفوا إسفنجاً سميكاً من الرواسب بمياه بحر مالحة بشكل لا يصدق في أعمق أعماقها ومياه عذبة بالقرب من أضعف جزء منها، حيث اقترب الإسفنج من مجرى الجليد.

قالت جوستافسون إن هذا التدرج يشير إلى أن الأنظمة الضحلة تحت الجليدية مرتبطة بطبقة المياه الجوفية العميقة الجذور، وأن كلاهما من المحتمل أن يؤثر على تدفق الجليد أعلاه. في الوقت الحالي، ليس من الواضح ما إذا كان الخزان الجوفي يمكنه تبادل المياه من وقت إلى آخر مع المكونات السائلة تحت الجليدية أم أنه انتقال في اتجاه واحد، حيث تتدفق المياه من التيار الجليدي إلى أسفل، ثم تظل مخزنة في طبقة المياه الجوفية مثلما يرى بعض الباحثين كما أشارت تشو.

اعتماداً على هذا السيناريو، قد يقوم الخزان الجوفي بتشحيم تيار الجليد عن طريق حقن الماء بشكل دوري في النظام تحت الجليدي أو قد يقوم بإزالة الماء من النظام؛ وأضافت تشو أن كلتا الديناميكيتين ستؤثران على تدفق تيار الجليد أعلاه.

وقالت جوستافسون إن تبادل المياه بين النظام العميق والنظام الضحل، يمكن أن يؤثر أيضاً على أنواع الحياة الميكروبية التي تنمو تحت مجرى الجليد وكيف تعيش هذه الكائنات الحية الدقيقة. ذلك لأن تدفق المياه السائلة عبر طبقة المياه الجوفية والبحيرات والأنهار المترابطة أعلاه يدفع تدفق العناصر الغذائية عبر النظام البيئي. بالإضافة إلى ذلك، فإن تدرج المياه المالحة إلى المياه العذبة يسمح بتشكل نوع من الميكروبات التي يمكن أن تعيش في كل بيئة.

فيما يتعلق بالمياه الأكثر ملوحة في أعماق طبقة المياه الجوفية، افترض المؤلفون أن المياه تتدفق على الأرجح من المحيط إلى نظام المياه الجوفية منذ حوالي 5000 إلى 7000 عام، خلال الفترة الدافئة في منتصف عصر الهولوسين عندما كان الغطاء الجليدي في غرب أنتاركتيكا في تراجع، و بعد ذلك، مع تقدم الغطاء الجليدي، أدى وجود الجليد السميك إلى قطع وصول المحيط إلى القاع، وتم إغلاق مياه البحر المتبقية كمياه جوفية تحت مجرى ويلانز الجليدي، هذا ما كتبته تشو في تعليقها على الدراسة، الذي نُشر أيضاً في 5 مايو. في مجلة Science.

يُعد الخزان الجوفي تحت مجرى ويلانز الجليدي أول ما تم اكتشافه، لكن فريق البحث يشتبه في أن مثل هذه الأنظمة الهيدرولوجية تقع تحت جميع التيارات الجليدية في القارة القطبية الجنوبية، وهي في انتظار من يكتشفها. وقالت جوستافسون إن أنظمة المياه الجوفية هذه "تمتد على الأرجح مئات الكيلومترات إلى داخل الصفيحة الجليدية". ستكون الخطوة التالية هي جمع الأدلة على مثل هذه الأنظمة في أماكن أخرى من القارة ومقارنة ما وجدوه في ويلانز بمناطق أخرى.

على وجه الخصوص، كيف يمكن أن تختلف طبقة المياه الجوفية الموجودة أسفل نهر ثويتس الجليدي سريع التقلص - والمعروف أيضاً باسم "Doomsday Glacier" - عن تلك الموجودة تحت ويلانز، وكيف تؤثر هذه الأنظمة العميقة على تدفق وذوبان الجليد أعلاه؟ قالت جوستافسون إن النماذج الحالية لتدفق الجليد لا تأخذ في الاعتبار طبقات المياه الجوفية، لذا سيكون هذا مجالاً مثيراً للبحث في المستقبل.

وقالت تشو: لا يزال هناك الكثير الذي نحتاج إلى تعلمه حول الترابط بين هيدرولوجيا المياه الجوفية وبقية هيدرولوجيا الطبقة الجليدية قبل أن نتمكن من قول أي شيء ملموس حول كيف يمكن أن تغير هيدرولوجيا المياه الجوفية آثار تغير المناخ على القارة القطبية الجنوبية.

----

بقلم: نيكوليتا لانيس

ترجمة عن موقع: Live Science.