اكتشف الجيولوجيون سبب تجمد القارة القطبية الجنوبية قبل القطب الشمالي

تمكن فريق دولي من العلماء بقيادة جامعة ساوثهامبتون (إنجلترا) من حل أحد ألغاز علم المناخ التي طال أمدها. تم نشر العمل في المجلة علوم. أصبحت القارة القطبية الجنوبية مغطاة بالجليد منذ حوالي 34 مليون سنة، عندما كانت درجات الحرارة على الأرض أعلى بنحو 5 درجات مئوية عما هي عليه اليوم. أصبحت المنطقة القطبية الشمالية مليئة بالأنهار الجليدية الكبيرة فقط في الخمسة ملايين سنة الماضية. لماذا يوجد مثل هذا الاختلاف معروف الآن.

رفعت الأمواج من أعماق الأرض القارة

ولم يتم العثور على الجواب في الغلاف الجوي، بل في أعماق الأرض. وبالعودة إلى العصر الجوراسي، عندما بدأت القارة القطبية الجنوبية وأفريقيا في التباعد، نشأت موجات بطيئة من المادة في الوشاح – الطبقة اللزجة بين قشرة الأرض وجوهرها. يسميها العلماء موجات الوشاح.

تحركت هذه الموجات تحت شرق القارة القطبية الجنوبية لعشرات الملايين من السنين، مما أدى إلى دفع الأرض تدريجيًا إلى الأعلى. منذ حوالي 45 مليون سنة، ارتفعت معظم القارة الشرقية فوق كيلومترين، وهي النقطة الحرجة التي يتوقف عندها الثلج عن الذوبان في الصيف ويبدأ بالتراكم عاما بعد عام.

يوضح المؤلف الرئيسي البروفيسور توماس جيرنون من جامعة ساوثامبتون: “ارتفعت الأراضي في القارة القطبية الجنوبية تدريجياً إلى النقطة التي أصبح فيها الجليد قادراً على الاستقرار بشكل دائم، حتى مع بقاء المحيطات القطبية المحيطة ودرجات الحرارة العالمية دافئة بشكل مدهش”.

لماذا الارتفاع هو كل شيء

والاعتماد بسيط: فكل 100 متر ارتفاع، تنخفض درجة حرارة الهواء بحوالي درجة مئوية واحدة. وهذا يعني أنه حتى الارتفاع الطفيف نسبيًا في التضاريس يمكن أن يغير الوضع – فالثلج إما يذوب كل صيف أو يبقى ويتراكم.

حتى 50 مليون سنة مضت، كان ارتفاع معظم جبال غامبورتسيف في شرق القارة القطبية الجنوبية أقل من كيلومتر ونصف. بحلول وقت التجلد، قبل 34 مليون سنة، كان ما يقرب من نصف التلال قد ارتفع بالفعل فوق كيلومترين. وكان هذا كافيا لبدء تراكم الثلوج، وتحولها إلى غطاء جليدي ينتشر في نهاية المطاف عبر القارة بأكملها.

“إن التضاريس ذات أهمية أساسية للتجلد. يمكن أن تنخفض درجات حرارة الهواء بمقدار درجة مئوية واحدة لكل 100 متر ارتفاعًا”، يوضح المؤلف المشارك في الدراسة الدكتور جاي باكسمان من جامعة دورهام.

الجليد يولد المزيد من الجليد

وعندما بدأت الطبقة الجليدية بالتوسع، بدأت آلية التعزيز الذاتي. يعكس السطح الأبيض للجليد ضوء الشمس إلى الفضاء بشكل أكثر فعالية من الأرض المظلمة أو الماء. يطلق العلماء على هذا اسم “تأثير بياض الجليد” – فكلما زاد الجليد، قل امتصاص السطح للحرارة وأصبحت البيئة أكثر برودة.

ويقدر الفريق أن هذا التأثير أدى إلى خفض درجات الحرارة العالمية بنحو درجة مئوية واحدة. في موازاة ذلك، يحمل الهواء البارد كمية أقل من بخار الماء، والذي يعمل في الظروف العادية كغطاء حراري للكوكب. ومع جفاف الهواء، أصبحت هذه البطانية رقيقة، وانخفضت درجة الحرارة أكثر – واستمر الجليد في التقدم.

وقال الدكتور فيليب جودوين، المؤلف المشارك للدراسة: “بشكل جماعي، سمحت هذه العوامل للطبقة الجليدية في القطب الجنوبي بالانتشار من الجبال عبر القارة، لتصل في النهاية إلى الساحل”.

لماذا تأخر القطب الشمالي 30 مليون سنة؟

يتم تفسير الفرق بين القطبين من خلال التضاريس. القطب الشمالي عبارة عن محيط محاط بشواطئ منخفضة، وليس قارة جبلية عالية. لا توجد أراضٍ كافية في الشمال، والأرض منخفضة جدًا بحيث لا يمكن للثلوج أن تتراكم وتتراكم بنفس الطريقة كما هو الحال في القارة القطبية الجنوبية.

يقول البروفيسور جيرنون: “إذا حدث الانخفاض في مستويات ثاني أكسيد الكربون من تلقاء نفسه، فإننا نتوقع استجابة أكثر تناسقًا من القطبين. وبدلاً من ذلك، اكتسبت القارة القطبية الجنوبية ميزة كبيرة حيث رفعت العمليات الجيولوجية الأرض إلى ارتفاعات أعلى، مما يجعلها أكثر برودة”.

ما الذي يغيره هذا في فهمنا للمناخ؟

تعد الطبقة الجليدية في شرق القطب الجنوبي هي الأكبر على وجه الأرض. يوجد فيها الكثير من المياه المتجمدة، لدرجة أنه إذا ذابت بالكامل، سيرتفع مستوى محيطات العالم بحوالي 52 مترًا.

حولت دراسة جديدة الانتباه من العمليات الجوية إلى العمليات الجيولوجية، وأظهرت أن بنية الكوكب هي التي تحدد متى وأين تكون التغيرات المناخية الكبرى ممكنة.

“تظهر نتائجنا أن البنية الداخلية للأرض تخلق الظروف المسبقة للتجلد، وتحدد متى وأين تصبح التحولات المناخية الرئيسية ممكنة. ويختتم البروفيسور جيرنون حديثه قائلاً: “هذا مهم للغاية لفهم العصور الجليدية القديمة للأرض، فضلاً عن نقاط التحول المستقبلية في النظام المناخي”.