بسبب صفائحها الجليدية السميكة والواسعة، تبدو القارة القطبية الجنوبية وكأنها كتلة أرضية واحدة متواصلة تتمركز فوق القطب الجنوبي وتمتد على نصفي الكرة الأرضية. إن قطاع الغطاء الجليدي في نصف الكرة الغربي يتشكل على شكل إبهام المسافر ــ وهي استعارة مناسبة، لأن الغطاء الجليدي في غرب القطب الجنوبي يتحرك باستمرار. تتأثر الطبقة الجليدية التي تقع فوق غرب القارة القطبية الجنوبية، بارتفاع درجة حرارة المحيطات والغلاف الجوي، وتتدفق إلى الخارج ويتضاءل حجمها، وكل ذلك بوتيرة مذهلة.
إن الكثير من النقاش حول ذوبان الصفائح الجليدية الضخمة خلال فترة تغير المناخ يتناول آثاره على الناس. وهذا أمر منطقي: فالملايين سيرون منازلهم متضررة أو مدمرة بسبب ارتفاع منسوب مياه البحر وعرام العواصف.
ولكن ماذا سيحدث للقارة القطبية الجنوبية نفسها مع ذوبان الصفائح الجليدية؟
في طبقات الرواسب المتراكمة في قاع البحر على مدى ملايين السنين، وجد الباحثون مثلنا أدلة على أنه عندما ذابت غرب القارة القطبية الجنوبية، كان هناك ارتفاع سريع في النشاط الجيولوجي البري في المنطقة. الأدلة تنبئ بما يخبئه المستقبل.
رحلة اكتشاف
منذ 30 مليون سنة مضت، كانت الطبقة الجليدية تغطي جزءًا كبيرًا مما نسميه الآن القارة القطبية الجنوبية. ولكن خلال عصر البليوسين، الذي استمر من 5.3 مليون إلى 2.6 مليون سنة مضت، تراجع الغطاء الجليدي في غرب القارة القطبية الجنوبية بشكل كبير. وبدلاً من الغطاء الجليدي المستمر، لم يتبق سوى قمم جليدية عالية وأنهار جليدية على قمم الجبال أو بالقرب منها.
منذ حوالي 5 ملايين سنة، بدأت الظروف المحيطة بالقارة القطبية الجنوبية في الدفء، وتضاءل الجليد في غرب القارة القطبية الجنوبية. منذ حوالي 3 ملايين سنة، دخلت الأرض كلها مرحلة مناخية دافئة، على غرار ما يحدث اليوم.
الأنهار الجليدية ليست ثابتة. تتشكل هذه الكتل الكبيرة من الجليد على الأرض وتتدفق باتجاه البحر، وتتحرك فوق الصخور الأساسية وتزيل المواد من المناظر الطبيعية التي تغطيها، وتحمل ذلك الحطام أثناء تحرك الجليد، تقريبًا مثل الحزام الناقل. وتتسارع هذه العملية عندما يسخن المناخ، كما هو الحال مع الانهيار في البحر، الذي يشكل الجبال الجليدية. يمكن للجبال الجليدية المحملة بالحطام أن تحمل تلك المواد الصخرية القارية إلى البحر، مما يسقطها إلى قاع البحر مع ذوبان الجبال الجليدية.
في أوائل عام 2019، انضممنا إلى رحلة علمية كبرى – البعثة الدولية لبرنامج اكتشاف المحيطات 379 – إلى بحر أموندسن، جنوب المحيط الهادئ. هدفت بعثتنا إلى استعادة المواد من قاع البحر لمعرفة ما حدث في غرب القارة القطبية الجنوبية خلال فترة ذوبانها منذ ذلك الوقت.
على متن سفينة الحفر JOIDES Resolution، أنزل العمال عملية حفر لمسافة 13000 قدم (3962 مترًا) تقريبًا إلى قاع البحر ثم حفروا 2605 قدمًا (794 مترًا) في قاع المحيط، بعيدًا عن الشاطئ مباشرة من الجزء الأكثر عرضة للخطر من الغطاء الجليدي في غرب القطب الجنوبي.
وأخرج الحفر أنابيب طويلة تسمى “النوى”، تحتوي على طبقات من الرواسب المترسبة منذ ما بين 6 ملايين سنة وحتى الوقت الحاضر. ركز بحثنا على أجزاء من الرواسب من عصر البليوسين، عندما لم تكن القارة القطبية الجنوبية مغطاة بالكامل بالجليد.
اكتشاف غير متوقع
أثناء وجودنا على متن السفينة، فوجئت واحدة منا، كريستين سيدواي، باكتشاف حصاة غير عادية من الحجر الرملي في قسم مضطرب من القلب. كانت شظايا الحجر الرملي نادرة في القلب، لذلك كان أصل الحصاة ذا أهمية كبيرة. وأظهرت الاختبارات أن الحصاة جاءت من الجبال العميقة في الجزء الداخلي من القطب الجنوبي، على بعد حوالي 800 ميل (1300 كيلومتر) من موقع الحفر.
ولكي يحدث هذا، لا بد أن الجبال الجليدية قد انفجرت من الأنهار الجليدية المتدفقة من الجبال الداخلية ثم طفت باتجاه المحيط الهادئ. قدمت الحصاة دليلاً على وجود ممر في المياه العميقة في المحيط – وليس الطبقة الجليدية السميكة اليوم – عبر الجزء الداخلي مما يعرف الآن بالقارة القطبية الجنوبية.
بعد الرحلة الاستكشافية، وبمجرد عودة الباحثين إلى مختبراتهم المنزلية، تم تأكيد هذه النتيجة من خلال تحليل الطمي والطين وشظايا الصخور والأحافير الدقيقة التي ظهرت أيضًا في قلب الرواسب. كشفت الخواص الكيميائية والمغناطيسية للمادة الأساسية عن جدول زمني مفصل لتراجعات الطبقة الجليدية وتقدمها على مدى سنوات عديدة.
إحدى العلامات الرئيسية جاءت من التحليلات التي أجراها كيجي هوريكاوا. لقد حاول مطابقة طبقات الطين الرقيقة في القلب مع الصخور الأساسية من القارة، لاختبار فكرة أن الجبال الجليدية حملت مثل هذه المواد لمسافات طويلة جدًا. تم ترسيب كل طبقة طينية مباشرة بعد فترة ذوبان الجليد، عندما تراجعت الطبقة الجليدية، مما أدى إلى تكوين طبقة من الطين المرصوف بالحصى الذي يحمله الجبل الجليدي. ومن خلال قياس كميات العناصر المختلفة، بما في ذلك السترونتيوم والنيوديميوم والرصاص، كان قادرًا على ربط طبقات رقيقة محددة من الطين في قلوب الحفر بالتوقيعات الكيميائية في النتوءات في جبال إلسورث، على بعد 870 ميلاً (1400 كم).
لم يكتشف هوريكاوا حالة واحدة فقط من هذه المادة، بل اكتشف ما يصل إلى خمس طبقات طينية ترسبت منذ ما بين 4.7 مليون و3.3 مليون سنة. ويشير ذلك إلى ذوبان الغطاء الجليدي وتشكل المحيط المفتوح، ثم نمو الغطاء الجليدي مرة أخرى، وملء الجزء الداخلي منه، بشكل متكرر، على مدى فترات قصيرة تتراوح بين آلاف وعشرات الآلاف من السنين.
خلق صورة أكمل
جمعت زميلة الفريق روثي هالبرشتات هذه الأدلة الكيميائية والتوقيت في نماذج حاسوبية توضح كيف ظهر أرخبيل من الجزر الوعرة المغطاة بالجليد عندما حل المحيط محل الصفائح الجليدية السميكة التي تملأ الآن الأحواض الداخلية للقارة القطبية الجنوبية.
حدثت أكبر التغييرات على طول الساحل. تُظهر عمليات المحاكاة النموذجية زيادة سريعة في إنتاج الجبال الجليدية وتراجعًا كبيرًا لحافة الغطاء الجليدي باتجاه جبال إلسورث. أصبح بحر أموندسن مختنقًا بالجبال الجليدية القادمة من جميع الاتجاهات. طفت الصخور والحصى الموجودة في الأنهار الجليدية إلى البحر داخل الجبال الجليدية وسقطت إلى قاع البحر مع ذوبان الجبال الجليدية.
تظهر الأدلة الجيولوجية القديمة من القارة القطبية الجنوبية وأماكن أخرى حول العالم أنه مع ذوبان الجليد وتدفقه من الأرض، ترتفع الأرض نفسها لأن الجليد لم يعد يضغط عليها. يمكن أن يتسبب هذا التحول في حدوث زلازل، خاصة في غرب القارة القطبية الجنوبية، التي تقع فوق مناطق ساخنة بشكل خاص من وشاح الأرض والتي يمكن أن تنتعش بمعدلات عالية عندما يذوب الجليد فوقها.
كما يؤدي إطلاق الضغط على الأرض إلى زيادة النشاط البركاني، كما يحدث في أيسلندا في يومنا هذا. والدليل على ذلك في القارة القطبية الجنوبية يأتي من طبقة الرماد البركاني التي حددها سيدواي وهوريكاوا في النوى، والتي تشكلت قبل 3 ملايين سنة.
كما أدى فقدان الجليد منذ فترة طويلة والحركات الصعودية في غرب القارة القطبية الجنوبية إلى حدوث انهيارات جليدية صخرية ضخمة وانهيارات أرضية في الصخور المتكسرة والمتضررة، مما أدى إلى تشكيل جدران الوادي الجليدي والمنحدرات الساحلية. أدت الانهيارات تحت سطح البحر إلى نزوح كميات هائلة من الرواسب من الجرف البحري. ولم تعد ثابتة في مكانها بسبب وزن الجليد الجليدي ومياه المحيط، وانفصلت كتل ضخمة من الصخور واندفعت إلى الماء، مما أدى إلى حدوث موجات تسونامي أطلقت العنان لمزيد من الدمار الساحلي.
إن البداية السريعة لكل هذه التغيرات جعلت من غرب القارة القطبية الجنوبية المتحللة نموذجا لما يسمى “الجيولوجيا الكارثية”.
ويشبه الارتفاع السريع للنشاط ما حدث في أماكن أخرى من الكوكب في الماضي. على سبيل المثال، في نهاية العصر الجليدي الأخير في نصف الكرة الشمالي، منذ 15000 إلى 18000 سنة، تعرضت المنطقة الواقعة بين يوتا وكولومبيا البريطانية لفيضانات من انفجار بحيرات المياه الجليدية الذائبة، وانتعاش الأرض، والانهيارات الصخرية، وزيادة النشاط البركاني. وفي المناطق الساحلية في كندا وألاسكا، لا تزال مثل هذه الأحداث تحدث حتى اليوم.
تراجع الطبقة الجليدية الديناميكية
يوضح تحليل فريقنا للتركيب الكيميائي للصخور أن غرب القارة القطبية الجنوبية لا يخضع بالضرورة لتحول تدريجي هائل من الغطاء الجليدي إلى الخلو من الجليد، بل يتأرجح ذهابًا وإيابًا بين حالات مختلفة إلى حد كبير. وفي كل مرة اختفت فيها الطبقة الجليدية في الماضي، أدى ذلك إلى حدوث فوضى جيولوجية.
والنتيجة المستقبلية بالنسبة لغرب القارة القطبية الجنوبية هي أنه عندما ينهار الغطاء الجليدي في المرة القادمة، فإن الأحداث الكارثية ستعود. وسيحدث هذا بشكل متكرر، حيث يتراجع الغطاء الجليدي ويتقدم، مما يفتح ويغلق الروابط بين مناطق مختلفة من محيطات العالم.
وقد يؤدي هذا المستقبل الديناميكي إلى استجابات سريعة بنفس القدر في المحيط الحيوي، مثل ازدهار الطحالب حول الجبال الجليدية في المحيط، مما يؤدي إلى تدفق الأنواع البحرية إلى الممرات البحرية المفتوحة حديثًا. ستفتح بعد ذلك مساحات شاسعة من الأراضي في جزر غرب القارة القطبية الجنوبية لنمو الغطاء الأرضي المطحلب والنباتات الساحلية التي من شأنها أن تجعل القارة القطبية الجنوبية أكثر خضرة من اللون الأبيض الجليدي الحالي.
تشير بياناتنا حول ماضي بحر أموندسن والتنبؤات الناتجة إلى أن التغيرات البرية في غرب القارة القطبية الجنوبية لن تكون بطيئة أو تدريجية أو غير محسوسة من منظور بشري. بل إن ما حدث في الماضي من المرجح أن يتكرر: التحولات الجيولوجية السريعة التي نشعر بها محلياً باعتبارها أحداثاً مروعة مثل الزلازل، والانفجارات، والانهيارات الأرضية، وأمواج التسونامي ــ مع تأثيرات عالمية.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: كريستين سيدواي، كلية كولورادو; آنا روث (روثي) هالبرشتات، جامعة تكساس في أوستنو كيجي هوريكاوا، جامعة توياما
اقرأ المزيد:
تلقت كريستين سيدواي تمويلًا من برنامج دعم العلوم الأمريكي لـ IODP، والمؤسسة الوطنية للعلوم (المنحتان 1939146 و1917176، OPP Antarctic Earth Sciences) لدعم هذا البحث.
حصلت آنا روث هالبرشتات على تمويل من برنامج دعم العلوم الأمريكي للمشاركة في بعثة IODP 379.
يتلقى كيجي هوريكاوا تمويلًا من منحة JSPS KAKENHI (JP21H04924 وJP25H01181) لدعم هذا البحث.