القارة القطبية الجنوبية ، بعيدًا عن كونها كتلة بسيطة من الجليد ، هي قارة معقدة جيولوجيًا تتكون الأنهار الجليدية الشاسعة ، والصخور الخشنة ، وكما تظهر الأبحاث الجديدة ، كميات هائلة من المياه الجوفية. أ شارعudy نُشر اليوم في مجلة Science يصف طبقة سميكة من المياه الجوفية تحت غرب أنتاركتيكا مع إمكانية التحكم في التيارات الجليدية في القارة. يعتقد الباحثون وراء هذا العمل أنه يمكن أن يكون واحدًا من العديد من الخزانات الضخمة للمياه الجوفية تحت القارة القطبية الجنوبية.
سافر الفريق ، بقيادة كلوي جوستافسون ، زميل ما بعد الدكتوراه في معهد سكريبس لعلوم المحيطات ، إلى غرب أنتاركتيكا في أواخر عام 2018. قبل بدء العمل الميداني عن بُعد – وهي رحلة استكشافية محفوفة بالمخاطر بعيدة عن أي نسخة احتياطية – أمضوا أسبوعين في التحضير لماكموردو. المحطة ، موقع أبحاث أمريكي في جزيرة روس في القارة القطبية الجنوبية. قال لي جوستافسون عبر الهاتف: “في ذروة الموسم ، يمكن أن يكون هناك 1000 شخص يعيشون هناك ، لذا فهي تشبه أحيانًا بلدة صغيرة وصغيرة”. “يوجد مطبخ يأكل فيه الجميع ، ويوجد مساكن ، وهناك صالة رياضية ، وهناك عدد قليل من البارات.”
بالإضافة إلى تجميع جميع الخيام وأكياس النوم والطعام ، وغيرها من الإمدادات التي يحتاجون إليها ، تدرب الفريق مع متسلق الجبال على كيفية ركوب عربات الثلوج ، وحفر الملاجئ في الثلج ، ونصب الخيام. بعد انتظار سوء الأحوال الجوية ، قامت المجموعة المكونة من أربعة أفراد – جوستافسون ، وكيري كي من مرصد لامونت دوهرتي للأرض بجامعة كولومبيا ، وماثيو سيغفريد من مدرسة كولورادو للمناجم ومتسلقة الجبال ميغان سيفرت – برحلة إلى موقعهم الميداني: تيار ويلانز الجليدي على ال الصفيحة الجليدية غرب أنتاركتيكا.
تدفق الجليد هو تدفق سريع نسبيًا داخل صفيحة جليدية. هذه الأشياء يمكن أن تتحرك بمعدلات بأسرع ما يمكن 6 أقدام في اليوم في القارة القطبية الجنوبية ، ويمثلون 90٪ من الجليد الذي يتدفق من القارة. لقد اختاروا Whillans Ice Stream لدراستهم بسبب البيانات الموجودة التي تم جمعها بالفعل هناك. في عام 2007 ، قامت هيلين فريكر ، متعاونة أخرى في هذا المشروع ، لاحظ وجود نظام بحيرة تحت الجليدية عن طريق صور القمر الصناعي. على مدار العقد التالي ، أكد الباحثون وجود بحيرة أسفل تيار ويلانز الجليدي باستخدام علم الزلازل والحفر. قال جوستافسون: “كان الأمر ممتعًا للغاية ، وأردنا أن ننتقل به إلى المستوى التالي وننظر إلى ما يحدث على مستوى أعمق”. ”هل توجد مياه جوفية؟ »
كانت معظم الأبحاث السابقة حول تيار ويلانز الجليدي تهدف ببساطة إلى تأكيد وجود الماء السائل تحت الجليد عن طريق الحفر الضحل ، لكن جوستافسون وفريقه أرادوا معرفة كيف تبدو هذه المياه الجوفية تحت الجليدية حقًا. بسبب تقييدهم بموسم قصير في هذا المجال ، كانوا بحاجة إلى طريقة أكثر فاعلية واستقروا على طريقة التحليل الجيوفيزيائي المغنطيسي ، وهي طريقة جيوفيزيائية سلبية وصفها جوستافسون بأنها “تصوير الأرض بالرنين المغناطيسي”. يعتمد Magnetotellurics على إثارة الأيونوسفير للأرض بسبب الرياح الشمسية. يولد هذا الإثارة موجات كهرومغناطيسية – سجلها جوستافسون وفريقه – تنتقل عبر باطن الأرض بطرق مختلفة ، اعتمادًا على الوسط.
وأوضح جوستافسون: “من خلال قياسات المجالات الكهربائية والمغناطيسية هذه ، يمكننا البدء في فهم هذه الإشارة التي تأتي من الجليد ، وتأتي هذه الإشارة من المياه المالحة ، وتأتي الإشارات من المياه العذبة”.
كان لدى الفريق ثمانية أجهزة استقبال دفنوها قدمًا واحدة في الثلج لمدة 24 ساعة لجمع هذه الإشارات الكهرومغناطيسية. مرة واحدة في اليوم كانوا يقومون بحفرها وتحريكها بضعة أميال ، وتكرار هذه العملية مرارًا وتكرارًا لمدة ستة أسابيع.
كل هذه البيانات تضاف إلى اكتشاف رئيسي: كانت الرواسب تحت تيار ويلانز الجليدي مليئة بالمياه. إنها رواسب بحرية ترسبت عندما كانت القارة القطبية الجنوبية ذات يوم محيطًا مفتوحًا منذ ملايين السنين. وجد الفريق في صورهم أن سمك الرواسب يتراوح بين نصف كيلومتر (حوالي 1600 قدم) و 2 كيلومتر (أكثر من ميل). قرروا أن ، تحت طبقة من المياه العذبة يبلغ سمكها بضع مئات من الأمتار (بسبب الذوبان الطبيعي للأنهار الجليدية) ، يوجد عمود من الماء يصبح أكثر ملوحة أثناء غرقه.
اقترح جوستافسون أن “بعض هذه المياه الجوفية المالحة يمكن أن تكون من بقايا الترسب الأولي لهذه الرواسب”. “ولكن بعد ذلك يمكن أن يكون بعض الملح الموجود في المياه الجوفية من الأوقات التي تمدد فيها الغطاء الجليدي ، ولكنه تراجع مرة أخرى بعد ذلك ودخلت مياه المحيط.”
كان هذا كله افتراضيًا حتى الآن ، ويقول الباحثون إنهم أول من استخدم تقنية المغناطيسية لتصوير المياه الجوفية تحت الجليدية.
“لقد عرف المجتمع العلمي لبعض الوقت أن هناك طبقة سميكة من الرواسب البحرية تحت الكثير من الصفيحة الجليدية في غرب أنتاركتيكا ، لكننا لا نعرف الكثير عن كيفية تأثر الصفيحة الجليدية. بالمياه الجوفية العميقة ، التي أجرتها الدراسة الجديدة كتب بول كريستوفرسن في رسالة بالبريد الإلكتروني أن العروض مالحة “. كريستوفرسن ، الذي وصف الورقة الجديدة بأنها” رائعة “، هو عالم جليدي في معهد سكوت بولار للأبحاث بجامعة كامبريدج ولم يكن تابعًا لهذا المشروع. وتابع:” إن أظهرت دراسة جديدة أيضًا أن المياه العذبة الناتجة عن الذوبان في الجزء السفلي من الغطاء الجليدي قد اخترقت عدة مئات من الأمتار في نظام المياه. الغطاء الجليدي. النظام.”
يمكن أن تلعب المياه الجوفية تحت المجرى الجليدي دورًا محوريًا في كيفية نقل التيار للجليد إلى البحر. قال جوستافسون: “لدي هذا التشبيه: تيارات الجليد مثل الشرائح والمنزلقات”. “لذا إذا كان لديك ماء على شريحة ، يمكنك الانزلاق بسرعة كبيرة. ولكن إذا كان هناك القليل من الماء أو لم يكن هناك ماء ، فلن تنزلق كثيرًا.
ردد براد ليبوفسكي من كلية البيئة بجامعة واشنطن وصف جوستافسون. قال لي في مكالمة هاتفية: “في الأمتار القليلة الأولى تحت النهر الجليدي ، تتحكم الخصائص في سرعة تدفق الجليد بطريقة مباشرة: [if] يقع نهرك الجليدي على كومة من الطين الرطب ، وهو أكثر انزلاقًا ويتدفق الجليد بشكل أسرع.
هذه النتائج لها آثار محتملة على بقية القارة. قال جوستافسون إن جيوبًا مختلفة من المياه الجوفية تحت الجليدية يمكن العثور عليها تحت مجاري الجليد في جميع أنحاء القارة القطبية الجنوبية. “هناك ملاحظات من القارة القطبية الجنوبية المحيطة ، مما يشير إلى أن هذه الرواسب موجودة في الأسفل [other] قالت “يتدفق الجليد”. “أراهن أن طبقات المياه الجوفية هذه هي سمات مشتركة في جميع أنحاء القارة القطبية الجنوبية.”
بينما تغطي الأنهار الجليدية 10٪ فقط من الأرض ، فإن الأنهار الجليدية في أنتاركتيكا تمثل 85٪ من هذه التغطية. اعتمادًا على كيفية تصرف هذه المياه الجوفية ، يمكن أن تساعد الجليد على التدفق بشكل أسرع أو أبطأ في المحيط. يقترح الباحثون أنه عندما يكون النظام مستقرًا ، تتدفق المياه الجوفية إلى المحيط الجنوبي حيث تتسرب المزيد من المياه الذائبة إلى الرواسب. ولكن إذا فقدت التيارات الجليدية كتلتها في ظل ارتفاع درجات الحرارة بسبب تغير المناخ ، فإن انخفاض ضغطها على الرواسب الموجودة تحتها قد يسمح لمزيد من المياه الجوفية بالارتفاع إلى السطح ، مما يؤدي إلى زيادة تشحيم القاعدة وزيادة التيار.مما يهدد مستقبل الغطاء الجليدي للقارة.
