يقول العلماء إن النواة الجليدية الضخمة هي “آلة زمنية” يمكن أن تساعد في حل لغز مناخي قديم

قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

نجح فريق بحث دولي في حفر واسترجاع قلب جليدي يبلغ طوله 9186 قدمًا (2800 متر) من القارة القطبية الجنوبية يعود تاريخه إلى 1.2 مليون سنة. امتدت العينة إلى عمق كبير لدرجة أنها وصلت إلى الصخر الموجود أسفل الطبقة الجليدية في القطب الجنوبي.

قلب الأرض، الذي يبلغ طوله ما يقرب من 25 ملعب كرة قدم من طرفه إلى طرفه أو أطول بست مرات ونصف من مبنى إمباير ستيت حتى طرف الهوائي الخاص به، هو عبارة عن “آلة زمنية” تلتقط “أرشيفًا استثنائيًا لمناخ الأرض”. قال كارلو باربانتي، منسق فريق Beyond EPICA، أو المشروع الأوروبي لحفر الجليد في القارة القطبية الجنوبية، وهو الفريق الذي جمع النواة.

وقال باربانتي، الأستاذ في جامعة كا فوسكاري الإيطالية في البندقية وكبير أعضاء معهد العلوم القطبية في البندقية، إن الفريق قام بتقطيع النواة إلى قطع يبلغ طولها 3.2 قدم (متر واحد) مخزنة في صناديق معزولة حتى يمكن دراستها. المجلس الوطني للبحوث في إيطاليا.

تم جمع النواة من Little Dome C، وهي واحدة من أقسى المواقع وأكثرها تطرفًا على هذا الكوكب. يقع الموقع على بعد 21 ميلاً (34 كيلومترًا) من محطة أبحاث كونكورديا الإيطالية الفرنسية ويتعرض باستمرار لرياح قوية ودرجات حرارة شبه ثابتة أقل من 40 درجة فهرنهايت (ناقص 40 درجة مئوية).

يمكن أن يقدم الجليد، وهو أحد أقدم الجليد الذي تم حفره على الأرض، إجابات على أكبر الأسئلة المتبقية حول كيفية تغير مناخ الكوكب مع مرور الوقت.

وقال باربانتي عبر البريد الإلكتروني: “إن فقاعات الهواء المحاصرة داخل قلب الجليد توفر لقطة مباشرة لتكوين الغلاف الجوي الماضي، بما في ذلك تركيزات الغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان”. “من خلال تحليل هذه الأمور، يمكننا إعادة بناء كيفية استجابة مناخ الأرض للتغيرات في عوامل التأثير المناخي، مثل الإشعاع الشمسي، والنشاط البركاني، والتغيرات المدارية. تساعدنا هذه البيانات على فهم العلاقة المعقدة بين الغازات الدفيئة ودرجة الحرارة العالمية على مدى مئات الآلاف من السنين، والآن تصل إلى 1.2 مليون سنة ونأمل أن تكون أبعد من ذلك.

ويأمل العلماء أيضًا أن يسلط الجليد الضوء على السبب الذي تسبب في تحول توقيت العصور الجليدية على الأرض فجأة قبل حوالي مليون عام، وهو الحدث الذي كاد أن يتسبب في انقراض أسلاف الإنسان القدامى، وفقًا لأبحاث حديثة.

معلم جليدي

جمع الباحثون النواة خلال الحملة الرابعة لمشروع Beyond EPICA – أقدم الجليد، بتمويل من المفوضية الأوروبية. تمت الحملة خلال الصيف الأخير في القطب الجنوبي بين منتصف نوفمبر ومنتصف يناير. وبشكل عام، أمضى خبراء من 12 مؤسسة علمية أوروبية أكثر من 200 يوم في حفر ومعالجة الجليد خلال فصول الصيف الأربعة الماضية.

يعتمد البرنامج على أهداف مشروع EPICA الأولي الذي تم تنفيذه في الفترة من 1996 إلى 2008. خلال تلك الفترة، قام الباحثون بحفر نواة جليدية عميقة كشفت عن الروابط بين المناخ والغازات الدفيئة في الغلاف الجوي على مدار 800 ألف عام الماضية. يمثل اللب الذي تم جمعه خلال الحملة الأخيرة علامة فارقة جديدة، مما يؤدي إلى إنشاء سجل مستمر لمناخ الأرض يعود تاريخه إلى أبعد من ذلك.

أظهرت الدراسات التي أجريت على نواة EPICA الأصلية أن مناخ الأرض شهد دورة مدتها 100000 عام من الفترات الجليدية الباردة، أو العصور الجليدية، تتخللها فترات أكثر دفئًا. لكن هذا الاكتشاف لم يتطابق مع الرواسب البحرية التي كشفت أن الأرض شهدت فترات جليدية مدتها 41000 عام قبل مليون عام مضت.

بدأ مشروع Beyond EPICA في عام 2016 بهدف العثور على الجليد الأقدم الذي يمكن أن يشير إلى سبب حدوث هذا التحول، وبدأ البحث عن الموقع المناسب باستخدام المسوحات الرادارية.

وقال فرانك فيلهلمز، الباحث الرئيسي في هذا المجال والأستاذ المشارك في جامعة غوتنغن ومعهد ألفريد فيغنر في ألمانيا، إن تقنيات سبر صدى الراديو ساعدت أعضاء الفريق على التركيز على الجليد الذي قد يحتوي على الكبسولة الزمنية التي كانوا يبحثون عنها.

قال الدكتور روبرت مولفاني، عالم الجليد وعالم المناخ القديم في القطب الجنوبي البريطاني: «كنا بحاجة إلى موقع معتدل – جليد سميك بدرجة كافية لسجل مناخي تم حله جيدًا على أعظم عمق، ولكن ليس سميكًا جدًا لدرجة أن أقدم الجليد قد ذاب بالفعل». استطلاع.

“يمكن أن يحدث هذا عندما تكون الحرارة المتسربة من غطاء الأرض محاصرة بطبقة عازلة سميكة من الجليد. وقال مولفاني: «إذا كان الجليد سميكًا للغاية، فيمكن أن نفقد الطبقات الأدنى والأقدم من الجليد بسبب الذوبان». “ولهذا السبب بذلنا الكثير من الجهد في مسح المناطق المرشحة للعثور على الموقع المناسب قبل بدء الحفر.”

تقع Little Dome C في مكان مرتفع على هضبة القطب الجنوبي الوسطى، حيث يصل ارتفاعها إلى 10498 قدمًا (3200 مترًا) فوق مستوى سطح البحر، مما يمثل العديد من التحديات. كان على الفريق أن يعمل على منع فشل الحفر والتأكد من أن الحفر الكهروميكانيكي الأساسي يتقدم عبر طبقات الجليد. وقال جوليان ويستهوف، كبير العلماء في هذا المجال وباحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كوبنهاجن في الدنمارك، إن كل متر من الجليد يمكن أن يحتوي على ما يصل إلى 13 ألف عام من البيانات المناخية.

رؤى من الجليد القديم

وعندما استعاد أعضاء الفريق النواة، وجدوا ما كانوا يبحثون عنه. وقال الفريق إن الجزء السفلي الذي يبلغ 688 قدمًا (210 مترًا) من اللب فوق الصخر يتكون من جليد قديم مشوه بشدة، ومن المحتمل أن يكون مختلطًا، وأعيد تجميده، وغير معروف المصدر.

يمكن أن يساعد تحليل الجليد في اختبار النظريات حول كيفية تجمده تحت الغطاء الجليدي. وسيحدد الباحثون أيضًا ما إذا كان هناك جليد أقدم، مثل ذلك الذي يعود إلى فترة ما قبل العصر الرباعي قبل 2.58 مليون سنة، وسيقدمون تأريخًا للصخور الموجودة تحت الجليد لتحديد متى كانت هذه المنطقة القطبية الجنوبية خالية من الجليد آخر مرة.

وقال مولفاني من هيئة المسح البريطانية للقطب الجنوبي في بيان: “كان من المثير رؤية العصر الجليدي بينما كنا نحفر بشكل أعمق، وخاصة عندما علمنا أننا كنا نحفر الجليد أقدم من سجل EPICA، الذي انتهى قبل 800 ألف عام”. “هذا السجل الذي يبلغ 1.2 مليون سنة سيمنحنا عدة دورات جليدية مدتها 41000 عام للمقارنة مع البيانات الأحدث من نواة EPICA الأصلية.”

وقال باربانتي إن انتقال منتصف العصر البليستوسيني، الذي حدث قبل 1.2 مليون إلى 900 ألف عام، يمثل التحول الأساسي في الدورات الجليدية للأرض.

وقال: “يظل هذا التحول لغزا علميا، خاصة فيما يتعلق بدور الغازات الدفيئة وديناميكيات الغطاء الجليدي”. “يوفر قلب الجليد Beyond EPICA فرصة غير مسبوقة لقياس الظروف الجوية بشكل مباشر خلال هذه الفترة المحورية، مما قد يؤدي إلى فتح إجابات حول سبب حدوث هذا التحول وكيف شكل النظام المناخي لكوكبنا.”

خلال فترة انتقال منتصف العصر البليستوسيني، أصبحت العصور الجليدية أطول وأكثر كثافة، مما أدى إلى انخفاض في درجات الحرارة والظروف المناخية الجافة. كما انخفض عدد سكان العالم إلى حوالي 1280 فردًا يتكاثر في الفترة ما بين 930 ألفًا و813 ألف عام مضت، ثم ظل بهذا العدد الصغير لنحو 117 ألف عام، وفقًا لدراسة أجريت عام 2023 ونشرت في مجلة ساينس. ويرى مؤلفو الدراسة أن هذا الحدث “جعل أسلاف البشر على وشك الانقراض”، لكن آخرين أكثر تشككًا.

وبغض النظر عن ذلك، يمكن أن يحتوي القلب الجليدي على أدلة حول سبب حدوث التحول في طول فترات العصر الجليدي.

شيء في الهواء (فقاعات)

تحتوي قلوب الجليد على طبقات من تساقط الثلوج التي تم ضغطها بمرور الوقت، مما أدى إلى احتجاز فقاعات الهواء والجزيئات التي يمكن تحليلها للكشف عن كيفية تغير درجة حرارة الأرض والغلاف الجوي.

يمكن أن تساعد العلماء على فهم كيفية تصرف مناخ الأرض في الماضي للتنبؤ بشكل أفضل بكيفية تغير الأشياء في المستقبل – وتوفير سياق حول كيفية استجابة كوكبنا لتركيزات غازات الدفيئة المختلفة.

قال جيم وايت، عميد كلية الآداب والعلوم بجامعة نورث كارولينا في تشابل هيل، في رسالة بالبريد الإلكتروني: “إن قلوب الجليد في القطب الجنوبي تشبه أحجار رشيد”. “إنهم فريدون من حيث أنهم يتحدثون لغة درجة الحرارة وكذلك لغة مستويات (ثاني أكسيد الكربون)، مما يسمح لنا برؤية كيفية تفاعل هذين المتغيرين المناخيين الرئيسيين”.

لم يشارك وايت في استعادة قلب الجليد. لكنه قال إن الجليد لديه القدرة على تقديم قدر كبير من المعلومات “حول الديناميكيات الأساسية لتغير المناخ على كوكبنا، ولا يمكن المبالغة في أهمية ذلك”.

وبينما تم إجراء تحليل أولي في الموقع، سيتم نقل شرائح الجليد إلى أوروبا على متن سفينة كاسحة الجليد لورا باسي في حاويات باردة متخصصة للحفاظ على درجة الحرارة المثالية. ويتوقع باربانتي أن يستغرق البحث عدة سنوات، حيث يقوم العلماء بالتعمق في قياس تركيزات جزيئات الغاز والغبار داخل الجليد.

وفي الوقت نفسه، سيبحث مشروع Beyond EPICA، فضلاً عن جمعيات دولية أخرى، عن الجليد الأقدم الذي يمكن أن يكشف عن سجلات مناخية أطول. لكن باربانتي قال إن مثل هذه الجهود ستتطلب المزيد من التكنولوجيا والتخطيط المتقدم.

وقال: “علينا أن نجد أماكن أخرى في القارة القطبية الجنوبية حيث يمكننا استرجاع سجل (سجلات) مناخية مستمرة مماثلة لتلك التي ندرسها”.

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com