أنتاركتيكا ، بعيدًا عن مجرد كتلة جليدية مترامية الأطراف ، هي قارة معقدة جيولوجيًا من الأنهار الجليدية الشاسعة ، والصخور الخشنة ، وكما اكتشف بحث جديد ، كميات كبيرة من المياه الجوفية. أ شارعudy نُشر اليوم في مجلة Science يصف طبقة سميكة من المياه الجوفية تحت غرب أنتاركتيكا مع إمكانية التحكم في تيارات الجليد في القارة. يعتقد الباحثون الذين يقفون وراء هذا العمل أن هذا يمكن أن يكون واحدًا من عدة خزانات مياه جوفية شاسعة تحت القارة القطبية الجنوبية.
سافر الفريق ، بقيادة كلوي جوستافسون ، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد سكريبس لعلوم المحيطات ، إلى غرب أنتاركتيكا في أواخر عام 2018. قبل أن يبدأوا العمل الميداني البعيد – وهي رحلة استكشافية محفوفة بالمخاطر بعيدة عن أي نسخة احتياطية – أمضوا أسبوعين في التحضير في ماكموردو المحطة ، موقع أبحاث أمريكي في جزيرة روس في أنتاركتيكا. قال لي جوستافسون عبر الهاتف: “في ذروة الموسم ، يمكن أن يكون هناك 1000 شخص يعيشون هناك ، لذا فهي تشبه بلدة صغيرة في بعض الأحيان”. “هناك مطبخ يأكل فيه الجميع ، ويوجد مساكن نوم ، وهناك صالة رياضية ، وهناك حانتان.”
بالإضافة إلى تجميع جميع الخيام وأكياس النوم والطعام ، وغيرها من الإضافات التي يحتاجون إليها ، تدرب الفريق مع متسلق الجبال على كيفية قيادة المركبات التي تسير على الجليد ، وحفر الملاجئ في الثلج ، ونصب الخيام. بعد انتظار بعض الظروف الجوية القاسية ، قامت المجموعة المكونة من أربعة أفراد – جوستافسون وكيري كي من مرصد لامونت دوهرتي للأرض بجامعة كولومبيا وماثيو سيغفريد من مدرسة كولورادو للمناجم ومتسلقة الجبال ميغان سيفرت – برحلة إلى موقعهم الميداني: تيار ويلانز الجليدي على الصفيحة الجليدية الغربية للقطب الجنوبي.
تيار الجليد هو تدفق سريع الحركة نسبيًا داخل صفيحة جليدية. هذه الأشياء يمكن أن تتحرك بمعدلات بأسرع ما يمكن 6 أقدام في اليوم في القارة القطبية الجنوبية ، ويمثلون 90٪ من الجليد المتدفق من القارة. لقد اختاروا Whillans Ice Stream لدراستهم نظرًا للبيانات الموجودة التي تم جمعها بالفعل هناك. في عام 2007 ، هيلين فريكر ، متعاون آخر في هذا المشروع ، لاحظ وجود نظام بحيرة تحت الجليدية عبر تصوير الأقمار الصناعية. على مدار العقد التالي ، أكد الباحثون وجود بحيرة تحت تيار ويلانز الجليدي باستخدام علم الزلازل والحفر. قال جوستافسون: “كان ذلك ممتعًا للغاية ، وأردنا أن ننتقل بذلك إلى الخطوة التالية وننظر إلى ما يحدث بشكل أعمق”. “هل توجد مياه جوفية؟”
كانت معظم الأبحاث السابقة حول تيار ويلانز الجليدي مهتمة ببساطة بتأكيد وجود الماء السائل تحت الجليد عن طريق الحفر الضحل ، لكن غوستافسون وفريقها أرادوا معرفة شكل هذه المياه الجوفية تحت الجليدية في الواقع. نظرًا لقيودهم في الموسم الميداني القصير ، احتاجوا إلى طريقة أكثر فاعلية واستقروا على طريقة التحليل الجيوفيزيائي المغنطيسي ، وهي طريقة جيوفيزيائية سلبية وصفها غوستافسون بأنها “إجراء تصوير بالرنين المغناطيسي للأرض”. تعتمد تقنية Magnetotellurics على إثارة الأيونوسفير للأرض بسبب الرياح الشمسية. يولد هذا الإثارة موجات كهرومغناطيسية – سجلها جوستافسون وفريقها – تنتقل عبر باطن الأرض بطرق مختلفة ، اعتمادًا على الوسط.
وأوضح غوستافسون أنه “من قياسات المجال الكهربائي والمغناطيسي ، يمكننا البدء في الاستدلال على ما يرام ، فهذه هي الإشارة القادمة من الجليد ، وهذه الإشارة تأتي من المياه المالحة ، والإشارات القادمة من المياه العذبة”.
كان لدى الفريق ثمانية أجهزة استقبال يدفنوا قدمًا في الجليد لمدة 24 ساعة لجمع تلك الإشارات الكهرومغناطيسية. مرة واحدة في اليوم ، كانوا يقومون بحفرهم ونقلهم على بعد بضعة كيلومترات ، يكررون هذه العملية مرارًا وتكرارًا لمدة ستة أسابيع.
كل هذه البيانات تضاف إلى اكتشاف رئيسي: كانت الرواسب تحت تيار ويلانز الجليدي مليئة بالمياه. هذه هي الرواسب البحرية التي ترسبت عندما كانت القارة القطبية الجنوبية ذات يوم محيطًا مفتوحًا منذ ملايين السنين. وجد الفريق في التصوير أن الرواسب تتراوح بين نصف كيلومتر (حوالي 1600 قدم) إلى 2 كيلومتر (أكثر من ميل). قرروا أن ، تحت طبقة من المياه العذبة يبلغ سمكها بضع مئات من الأمتار (بسبب الذوبان الطبيعي للأنهار الجليدية) ، يوجد عمود مائي يزداد ملوحة كلما تعمق.
اقترح جوستافسون أن “جزء من هذه المياه الجوفية المالحة يمكن أن يكون بقايا عندما ترسبت تلك الرواسب في البداية”. “ولكن بعد ذلك ، يمكن أن يأتي بعض الملح الموجود في المياه الجوفية أيضًا من الأوقات التي نمت فيها الطبقة الجليدية ، لكنها تراجعت مرة أخرى ، ودخلت مياه المحيط.”
كان هذا كله افتراضيًا حتى الآن ، ويقول الباحثون إنهم أول من استخدم المغنطيتيللوري لتصوير المياه الجوفية تحت الجليدية.
“لقد عرف المجتمع العلمي منذ فترة أن هناك طبقة سميكة من الرواسب البحرية تحت الكثير من الغطاء الجليدي في غرب أنتاركتيكا ، لكننا لا نعرف الكثير عن كيفية تأثر الغطاء الجليدي بالمياه الجوفية العميقة ، وهو ما تظهره الدراسة الجديدة هو محلول ملحي ، “كتب بول كريستوفرسن في بريد إلكتروني. كريستوفرسن ، الذي وصف الورقة الجديدة بأنها “رائعة” ، هو عالم جليدي في معهد سكوت بولار للأبحاث بجامعة كامبريدج ولم يكن منتسبًا لهذا المشروع. وتابع: “تُظهر الدراسة الجديدة أيضًا أن المياه العذبة الناتجة عن الذوبان في قاع الغطاء الجليدي قد اخترقت عدة مئات من الأمتار في نظام المياه الجوفية منذ تشكل الصفيحة الجليدية ، ومن المحتمل أيضًا أن الملح والمواد المذابة تدفقت في الصرف الأساسي للغطاء الجليدي. النظام.”
يمكن أن تلعب المياه الجوفية تحت التيار الجليدي دورًا محوريًا في كيفية نقل التيار الجليد نحو البحر. قال جوستافسون: “لدي هذا التشبيه: تيارات الجليد تشبه الانزلاق والانزلاق”. “لذا ، إذا كان لديك ماء على منزلق ، فيمكنك الانزلاق بسرعة كبيرة. ولكن إذا كان هناك ماء أقل أو لم يكن هناك ماء ، فلن تنزلق كثيرًا “.
ردد براد ليبوفسكي من كلية البيئة بجامعة واشنطن وصف جوستافسون. أخبرني في مكالمة هاتفية: “في الأمتار القليلة الأولى تحت النهر الجليدي ، تتحكم الخصائص هناك في سرعة تدفق الجليد بطريقة مباشرة: [if] يقع نهرك الجليدي على قمة مجموعة من الطين الرطب ، ويكون أكثر انزلاقًا ويتدفق الجليد بشكل أسرع. “
هذه النتائج لها آثار محتملة على بقية القارة. قال جوستافسون إنه يمكن العثور على جيوب مختلفة من المياه الجوفية تحت الجليدية تحت مجاري الجليد في جميع أنحاء القارة القطبية الجنوبية. “هناك ملاحظات من المنطقة المحيطة بالقارة القطبية الجنوبية ، تشير إلى أن هذه الرواسب موجودة في الأسفل [other] “تيارات الجليد” ، قالت. “أراهن على أن طبقات المياه الجوفية هذه هي سمات مشتركة في جميع أنحاء القارة القطبية الجنوبية.”
بينما تغطي الأنهار الجليدية 10٪ فقط من الأرض ، فإن الأنهار الجليدية في أنتاركتيكا تمثل 85٪ من تلك التغطية. اعتمادًا على كيفية تصرف هذه المياه الجوفية ، يمكن أن تساعد في تدفق الجليد بشكل أسرع أو أبطأ في المحيط. يقترح الباحثون أنه عندما يكون النظام مستقرًا ، فإن المياه الجوفية سوف تصب في المحيط الجنوبي حيث تتسرب المزيد من المياه الذائبة إلى الرواسب. ولكن إذا فقدت التيارات الجليدية كتلتها تحت درجات الحرارة المرتفعة لتغير المناخ ، فإن ضغطها المنخفض على الرواسب الموجودة تحتها قد يسمح لمزيد من المياه الجوفية بالارتفاع إلى السطح ، مما يزيد من تشحيم قاعدة التيار ويزيدهاالسرعة التي تهدد مستقبل الغطاء الجليدي للقارة.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”