يستمع العلماء إلى الأنهار الجليدية لاكتشاف أسرار المحيطات

ملحوظة المحرر: Call to Earth هي مبادرة CNN بالشراكة مع Rolex. ميشيل أندريه هو الحائز على جوائز رولكس.

سي إن إن
–

التقط ، فرقعة ، فرقعة: صوت نهر جليدي. قد تبدو الأجسام الكبيرة من الجليد المكدس بشكل كثيف مثل كتل ثابتة ، لكنها تتدفق وتتشقق وتنمو وتتقلص ، وهذه العمليات ليست سوى صامتة.

في الواقع ، تشتهر الأنهار الجليدية بأنها غازية. تم استخدام مكعبات منه منذ فترة طويلة على متن السفن السياحية في ألاسكا ، مضافًا إلى سكوتش أو الجن والمنشط ، حيث يصدر الجليد هسهسة فريدة عندما يطلق ببطء الهواء شديد الضغط الذي تم احتجازه هناك لمئات وأحيانًا الآلاف من سنوات.

ولكن يمكن استخدام الأصوات التي تصدرها الأنهار الجليدية لأكثر من مجرد مكعبات ثلج جديدة. مع العديد من الأنهار الجليدية حول العالم تتقلص بسبب أزمة المناخ ، يتطلع العلماء إلى تحليل هذه الضوضاء للتنبؤ بالضبط بمدى سرعة ذوبان الجليد وما قد يعنيه ذلك لارتفاع مستوى سطح البحر.

يقول جرانت دين ، عالم المحيطات البحثي في ​​معهد سكريبس لعلوم المحيطات في سان دييغو ، كاليفورنيا: “تشهد الأنهار الجليدية تراجعًا سريعًا مع ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي والمحيطات”. “إذا أردنا (التنبؤ) بارتفاع مستوى سطح البحر … فنحن بحاجة إلى طريقة لرصد هذه الأنظمة الجليدية ويمكن أن يكون الصوت تحت الماء طريقة مهمة ومثيرة للاهتمام للقيام بذلك.”

يوضح دين ، الذي عمل في مجال الصوت تحت الماء لأكثر من عقدين ، أن هناك عمليتين رئيسيتين تتراجع بهما الأنهار الجليدية ، وكلاهما يحدث ضوضاء مميزة. هناك “صوت ساطع وحيوي لفقاعات تنفجر في الماء مع ذوبان الجليد” ، كما يقول ، والذي يقارنه بالألعاب النارية أو لحم الخنزير المقدد الأزيز. وهناك “الدوي العميق المشؤوم” لحدث الولادة ، عندما تنكسر كتلة من الجليد من نهاية نهر جليدي ، والتي يقول إنها تبدو وكأنها رعد ممتد.

يحدث كلا الحدثين في الحدود حيث يلتقي الجليد بالمحيط ، وعادة ما تكون منطقة خطيرة للغاية بالنسبة للبشر. هذا أحد الأسباب التي تجعل الصوتيات ، التي يمكن مراقبتها من بعيد ، ذات قيمة كبيرة.

لا يزال استخدام الصوت تحت الماء للتنبؤ بذوبان الجليد مجالًا جديدًا نسبيًا. في عام 2008 ، شارك عالم المحيطات المتميز فولفجانج بيرجر في تأليف مقال في المجلة العلمية علوم الأرض الطبيعية التي اقترحت استخدام علم الصوتيات المائية (الصوت في الماء) لرصد الصفائح الجليدية في جرينلاند. ألهم ذلك دين – الذي كان يستمع بالفعل إلى أمواج المحيط المتكسرة لفهم كيفية انتقال الغازات من البحر إلى الهواء – لتحويل أذنيه إلى الأنهار الجليدية.

“مع ارتفاع المحيط ، سيؤثر ذلك على الكثير من حضارتنا. نحن بحاجة إلى أن نكون قادرين على التنبؤ باستقرار هذه الصفائح الجليدية حتى نتمكن من التخطيط جيدًا والعيش بشكل جيد مع تغيرات بيئتنا ، “كما يقول.

باستخدام الميكروفونات تحت الماء لتسجيل صوت أحداث ولادة العجول في Hans Glacier ، في سفالبارد ، شمال النرويج ، جنبًا إلى جنب مع التصوير الفوتوغرافي بفاصل زمني ، أوضح Deane و Oskar Glowacki من الأكاديمية البولندية للعلوم أنه يمكن تقدير مقدار فقد الجليد من الضوضاء الناتجة عندما يصطدم جبل جليدي بالمحيط. تم نشر النتائج التي توصلوا إليها في مجلة Cryosphere في عام 2020.

يمكن أن تكشف فقاعات الهواء أيضًا عن معلومات حيوية. يقول دين: “إذا تمكنا من حساب عدد الفقاعات الخارجة من الجليد في أي وحدة زمنية محددة ، فيمكننا معرفة مقدار الجليد الذي ذاب”. قد يكون هذا مفتاحًا لفهم كمية الجليد التي ستذوب في المستقبل.

الموضوعات ذات الصلة: يمكن أن تكون الطاقة النووية هي مستقبل الرحلات الاستكشافية

إنها فكرة بسيطة ، لكنها بعيدة عن البساطة في الممارسة. يقول دين إن حجم فقاعات الهواء يتغير اعتمادًا على كيفية إطلاقها ، وهناك احتمال أن تختلف مستويات الضوضاء بين الأنهار الجليدية بسبب الجيولوجيا والظروف المحلية.

لكن دين ابحاث، الذي يركز في الغالب على سفالبارد ، أظهر أن شدة الصوت الناتج عن فقاعات الهواء تزداد مع زيادة درجة حرارة الماء ، مما يدل على أن الحجم يمكن أن يكون مؤشرًا على ذوبان الجليد. يقول: “في كل رحلة استكشافية ، نقترب أكثر من الإجابة الفعلية حيث يمكننا تحويل تلك الإشارات إلى الأرقام التي نحتاجها”.

توجد بالفعل عدة طرق مختلفة ، وبعضها أكثر تطوراً ، لدراسة الأنهار الجليدية ، بما في ذلك علم الزلازل ، والتصوير بالأقمار الصناعية ، والسونار تحت الماء والرادار المخترق للجليد. لكن دين يصر على أن الصوتيات يمكن أن تكمل هذه الأساليب وتقدم بعض المزايا.

يمكن نشر الميكروفونات المائية (الميكروفونات تحت الماء) في المضائق الجليدية ومراقبتها عن بُعد على مدى فترات زمنية طويلة ، كما يقول ، وعلى عكس عمليات رصد الأقمار الصناعية ، التي لا تعمل لمدة ستة أشهر من العام عندما يكون الظلام في القطبين الشمالي والجنوبي ، فإن التكنولوجيا الصوتية تعمل على مدار السنة وهي أرخص من الطرق الأخرى.

إن الاستماع إلى الأنهار الجليدية لا يوضح لنا فقط كيفية ذوبانها – بل يمكن أن يعلمنا أيضًا المزيد عن النظام البيئي البحري. استخدمت عالمة الجليد إيرين بيتيت التكنولوجيا الصوتية لتحديد ذلك المضايق الجليدية هي بعض من أعلى الأماكن في المحيط بفضل الهسهسة المستمرة لفقاعات الهواء المنبعثة مع ذوبان الجليد ، ويمكن أن توفر هذه الضوضاء ملاذًا للثدييات البحرية.

لاحظت بيتيت وفريقها من الباحثين كيف أن الفقمة تسبح إلى خلجان الأنهار الجليدية في ألاسكا والقارة القطبية الجنوبية ، ربما لحماية نفسها من الحيتان المفترسة التي لا تحب الضوضاء العالية.

“يتغير النظام البيئي مع تغير المشهد الصوتي” ، كما تقول ، مضيفة أنه إذا ارتفع مستوى الصوت أو انخفض ، فسيكون هناك تأثير مضاعف. “إذا انسحب النهر الجليدي من المضيق البحري وكان هناك القليل من الجليد في الماء نفسه ، فسوف ينخفض ​​الصوت ببطء … ثم لم يعد صاخبًا ولم يعد مكانًا آمنًا للأختام.” بهذه الطريقة ، يمكن للقياسات الصوتية أن تقدم نظرة ثاقبة حول انخفاض أعداد الفقمة في هذه المناطق.

يلاحظ بيتيت أن مجال الصوتيات لا يزال في أيامه الأولى ، ولقياس التغيير طويل المدى في الأنهار الجليدية ، سيحتاج العلماء إلى جمع المزيد من البيانات السليمة. لكنها تعتقد أن التكنولوجيا تحمل وعدًا كبيرًا.

“الصوت لا يعطينا جميع الإجابات – لكنه يوفر وسيلة منخفضة التكلفة نسبيًا وسهلة الاستخدام لالتقاط المضيق البحري والبيئة الجليدية بأكملها ،” كما تقول. وتضيف أنه إذا تم نشر الهيدروفونات على مدى فترة طويلة ، فإنها يمكن أن تساعد العلماء على فهم مستويات الضوضاء “الطبيعية” للأنهار الجليدية ، واكتشاف الأصوات غير الطبيعية التي قد تشير إلى عدم الاستقرار.

الموضوعات ذات الصلة: العلماء يحققون تقدمًا كبيرًا في السباق لإنقاذ المرجان الكاريبي

هدف Deane هو اتباع خطى الراحل Wolfgang Berger وإنشاء محطات مراقبة صوتية طويلة الأجل في جرينلاند للمساعدة في تتبع استقرار الغطاء الجليدي ، والذي يمكن أن يرتفع. مستوى سطح البحر بمقدار 25 قدمًا إذا كان سيذوب تمامًا.

يقول: “أريد أنظمة تسجيل تعمل من الجنوب إلى الشمال حول الأنهار الجليدية في جرينلاند”. “المهمة الأولى هي التأكد من أننا نستطيع فهم الأصوات. إذا تمكنا من إثبات قدرتنا على القيام بذلك ، فيمكننا حينئذٍ إثبات أننا يجب أن نستمع باستمرار إلى هذه الأنهار الجليدية “.

ويضيف: “إن مستقبل المحيطات يعتمد علينا (نحن البشر)”. “نحن بحاجة إلى البدء في الاستماع إلى ما يخبروننا به.”