ضربان ناهنجار قلب قطب جنوب و نشانه‌های ذوب سریع

یافته‌های جدید درباره ذوب ناگهانی یخ‌های قطب جنوب

گروهی از زمین‌شناسان به رهبری دانشگاه لستر و دانشگاه ساوت‌همپتون، دوره‌های ذوب ناگهانی در یخچال‌های قطب جنوب را در یک رکورد آب و هوایی جدید از بیش از ۲۰ میلیون سال پیش کشف کرده‌اند. این مطالعه که در نشریه Nature Communications منتشر شده، نشان می‌دهد که یخچال‌های اولیه زمین چقدر به تأثیر مدار غیرمدور زمین در اطراف خورشید حساس بوده‌اند و این موضوع بیانگر آن است که یخچال‌های قطب جنوب کمتر از آنچه تصور می‌شد، پایدار هستند. همچنین، این تحقیق نگاهی به رفتار احتمالی قطب جنوب در دنیایی بدون یخچال گرینلند ارائه می‌دهد، که در صورت ادامه انتشار گازهای گلخانه‌ای، ذوب خواهد شد.

سابقه‌ها نشان می‌دهند که یخچال‌های قطب جنوب در طول تاریخ خود تغییراتی در اندازه داشته‌اند. این تغییرات به طور منظم و مشابه یک ضربان قلب اتفاق می‌افتند. رکوردهای موجود از نقاط مختلف اقیانوس، «ریتم‌های» متفاوتی از ضربان قلب یخچال‌های اولیه قطب جنوب را نشان می‌دهند. این موضوع نباید ممکن باشد، زیرا اثرات افزایش و کاهش یخچال‌های قطب جنوب بر رکورد آب و هوایی باید در همه جا در اقیانوس یکسان باشد، درست مانند این که نباید ممکن باشد که نبض پای شما با نبض دستتان متفاوت باشد.

این ریتم‌های ضربان قلب ناشی از شکل مدار زمین در اطراف خورشید در طول صدها هزار تا میلیون‌ها سال است. در مدار غیرمدور، فاصله زمین از خورشید در طول سال بیشتر تغییر می‌کند؛ به طوری که در زمان نزدیک شدن به خورشید، زمین گرمای بیشتری را دریافت می‌کند و در زمان دور شدن، گرمای کمتری. افزایش گرما، سیستم آب و هوایی زمین را تغییر می‌دهد و باعث ذوب یخچال‌ها می‌شود، که گاهی اوقات به سرعت اتفاق می‌افتد. وقتی مدار زمین بیشتر دایره‌ای باشد، یخچال‌ها پایدارتر هستند و ذوب کمتری رخ می‌دهد.

این مطالعه جدید که با حمایت UK Research and Innovation/Natural Environment Research Council و German Science Foundation (DFG) انجام شده، به بررسی دوره‌ای بین ۲۸ تا ۲۰ میلیون سال پیش می‌پردازد، زمانی که زمین گرم‌تر از امروز بود و تنها یخچال‌های قطب جنوب وجود داشتند. با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده از هسته‌های زمین‌شناسی که توسط یک اکتشاف از برنامه Integrated Ocean Drilling Program (IODP) بازیابی شده‌اند، این تحقیق یک رکورد آب و هوایی جدید ارائه می‌دهد تا رکوردهای موجود را مقایسه کند و به دانشمندان کمک کند دقت مدل‌های آب و هوایی خود را در بازسازی تغییرات آب و هوایی گذشته بهبود بخشند. این بینش‌ها به آن‌ها کمک می‌کند تا تأثیر ذوب یخچال‌های قطب جنوب را در آینده بهتر درک کنند.

تحقیقات جدید درباره ناپایداری یخچال‌های قطب جنوب

دکتر تیم ون پیر، نویسنده اصلی این تحقیق از دانشگاه لستر در مدرسه جغرافیا، زمین‌شناسی و محیط زیست، گفت: “از تحقیقات ما مشخص شده است که یخچال‌های قطب جنوب ناپایدارتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد، هستند. ما نشان می‌دهیم که یخچال‌های اولیه قطب جنوب به تغییرات در مدار و محور زمین بسیار حساس بودند.” او افزود: “تغییرات آب و هوایی گذشته به سرعت برخی از دوره‌های یخ‌زایی اولیه قطب جنوب را به پایان رسانده و مقادیر زیادی ذوب را به همراه داشته است. ‘به سرعت’ در مقیاس‌های زمانی زمین‌شناسی است، نه به سرعتی که می‌توانیم در تغییرات آب و هوایی مدرن انتظار داشته باشیم.”

دکتر ون پیر ادامه داد: “ما نمی‌توانیم فرض کنیم که یخچال‌های قطب جنوب در حال حاضر پایدار هستند. اگر انتشار گازهای گلخانه‌ای بدون وقفه ادامه یابد، در مسیر ذوب مقدار زیادی از یخچال‌های قطب جنوب قرار داریم. ما باید با کاهش انتشار گازها، تغییرات آب و هوایی را کاهش دهیم. این تنها راهی است که می‌توانیم از عبور از نقاط بحرانی در پایداری یخچال‌های قطب جنوب جلوگیری کنیم.”

روش‌شناسی تحقیق

این تحقیق، نمونه‌هایی را از هسته‌های زمین‌شناسی به‌دست‌آمده از اقیانوس اطلس شمال‌غربی، در چارچوب یک سفر اکتشافی IODP در سال 2012، تحلیل کرده است. میکروارگانیسم‌ها از این هسته‌ها شیمی اقیانوس را به صورت ایزوتوپ‌های اکسیژن در پوسته‌های خود ثبت می‌کنند. با اندازه‌گیری نسبت ایزوتوپ‌های اکسیژن، دانشمندان می‌توانند تعیین کنند که آیا یخچال‌ها رشد کرده‌اند یا کوچک شده‌اند و زمان‌بندی را از عمق آن نمونه در هسته‌ها مشخص کنند.

پروفسور پل ویلسون، محقق اصلی این پروژه در دانشگاه ساوت‌همپتون، گفت: “شاید برایتان جالب باشد که ما با انجام برخی آزمایش‌های شیمیایی ساده بر روی پوسته‌های فسیلی به اندازه سر سوزن از کف اقیانوس در طرف دیگر جهان، نبض یخچال‌های قطب جنوب را می‌سنجیم. اما نکته جالب این است که می‌توانیم این کار را در طول میلیون‌ها سال در سوابق زمین‌شناسی انجام دهیم. علوم زمین درباره سفر در زمان به گذشته است و ما همیشه در حال یادگیری درس‌هایی هستیم که به ما کمک می‌کند آینده‌مان را بهتر درک کنیم.”

برنامه تحقیقاتی IODP

IODP یک برنامه تحقیقاتی دریایی بین‌المللی است که با حمایت 21 کشور به‌صورت عمومی تأمین مالی می‌شود و تاریخ و دینامیک زمین را که در رسوبات و سنگ‌های کف دریا ثبت شده، بررسی می‌کند و محیط‌های زیرکف دریا را نظارت می‌کند. از طریق چندین پلتفرم — که ویژگی منحصر به فرد IODP است — دانشمندان به نمونه‌برداری از بیوسفر عمیق و اقیانوس زیرکف، تغییرات محیطی، فرآیندها و اثرات، و چرخه‌ها و دینامیک‌های زمین جامد می‌پردازند. این تحقیق خاص از نمونه‌های جمع‌آوری‌شده در سفر اکتشافی 342 استفاده می‌کند و سال‌ها کار از تلاش‌های مشترک یک همکاری چندملیتی (عمدتاً از بریتانیا و آلمان) را به همراه دارد.