کشف رودخانه‌های پنهان در جنوبگان و تأثیر آن‌ها بر افزایش سطح دریا

1

یک تیم بین‌المللی از دانشمندان با حفاری به عمق ۵۰۰ متری در یخچال کامب (Kamb Ice Stream) در غرب جنوبگان، به یک کانال بزرگ و کند‌حرکت از آب برخورد کردند که در زیر یخ جریان دارد.

این رودخانه زیرزمینی که تقریباً هر ده سال یک‌بار با شدت بیشتری جاری می‌شود، فرضیه‌های دیرینه درباره نحوه تخلیه آب‌های ذوب‌شده در زیر یخ‌پوش روس (Ross Ice Shelf) را زیر سوال برده است.

این کشف می‌تواند به درک بهتر سامانه آب‌شناسی جنوبگان کمک کند و پیش‌بینی‌ها درباره افزایش سطح دریا در آینده را دقیق‌تر نماید.

سفر علمی دو هفته‌ای به اعماق جنوبگان

مسیر ۱۲۰۰ کیلومتری در سرمای منفی ۱۰ درجه

در اواخر سال ۲۰۲۱، گروهی از دانشمندان وابسته به پلتفرم علمی جنوبگان نیوزیلند از پایگاه اسکات حرکت کردند و با خودروهای زنجیردار ۱۲۰۰ کیلومتر به درون قاره جنوبگان رفتند.

هدف آن‌ها رسیدن به منطقه‌ای بود که در آن یخچال کامب به طول ۳۵۰ کیلومتر و عرض ۱۰۰ کیلومتر به زیر یخ‌پوش روس می‌لغزد. در آنجا، در روشنایی دائمی روز و دمای نزدیک به منفی ۱۰ درجه، مهندسان کمپ موقتی با باند فرود و آزمایشگاه‌های مقاوم در برابر آب‌وهوا راه‌اندازی کردند.

آن‌ها با استفاده از آب ۸۰ درجه سانتی‌گراد که با فشار بالا پمپاژ می‌شد، سوراخی به عرض ۳۰ سانتی‌متر در صفحه یخی ایجاد کردند که تا سنگ بستر ادامه داشت. دوربین‌ها و حسگرها همراه با مته به درون حفره رفتند و تصاویر و داده‌های زنده ثبت کردند.

رودخانه‌ای پنهان در دل یخ کشف شد

شگفتی‌هایی در ۴۰۰ کیلومتری اقیانوس

سرپرست این اکتشاف، پروفسور هیو هورگان از مؤسسه ETH زوریخ و مؤسسه تحقیقاتی جنگل، برف و منظر سوئیس است.

او گفت: «در انتهای حفره به آب رسیدیم و با کمک دوربین، حتی دسته‌ای از موجودات شبیه خرچنگ دریایی را کشف کردیم – در فاصله ۴۰۰ کیلومتری از اقیانوس آزاد.»

بررسی‌های صوتی نشان دادند که این کانال حدود ۱۰۰ متر ارتفاع و ۲۰۰ متر عرض دارد – به‌اندازه‌ای که می‌توان یک بلوک شهری را در آن جا داد. ابزارهای نصب‌شده، دما، شوری و مقدار رسوبات را ثبت کردند و نشان دادند که ترکیب آب غالباً شامل آب شور دریایی است که به داخل صفحه یخی نفوذ کرده است.

جریان‌های آهسته در دل یخ

آب شیرین کمتر از حد انتظار

تنها مقدار اندکی از آب شیرین – کمتر از یک متر مکعب در ثانیه – از زیر یخچال به سمت دریا جریان دارد.

هورگان توضیح داد: «این میزان آب بسیار کمتر از چیزی است که مدل‌های موجود پیش‌بینی کرده بودند.» به همین دلیل، بسیاری از برآوردهای پیشین درباره روان‌سازی بستر یخی و میزان ذوب باید بازبینی شوند.

اما این جریان کند، به معنای پایداری سیستم نیست. لایه‌های رسوبی استخراج‌شده از کف حفره، نشانه‌هایی از وقوع سیلاب‌های ناگهانی و بسیار بزرگ‌تر را حفظ کرده‌اند.

دریاچه‌های زیرزمینی و رهاسازی ناگهانی آب

هورگان افزود: «ما حدس می‌زنیم که آب از دریاچه‌های زیر یخ در بالادست تأمین می‌شود. این دریاچه‌ها در چرخه‌هایی خاص پر و خالی می‌شوند. هنگام خالی‌شدن، سیلابی از آب به سمت دریا جاری می‌شود.»

نمونه‌های استخراج‌شده از هسته زمین نشان می‌دهند که این جریان‌های بزرگ تقریباً هر ده سال یک بار رخ می‌دهند. البته فوران‌های کوچکتر ممکن است از دید پنهان بمانند. این پالس‌های آبی می‌توانند کانال‌ها را فرسایش دهند، مواد مغذی را به زیست‌بوم‌های زیر یخ برسانند و به‌طور موقت میزان ذوب را در محل تلاقی آب شیرین و شور افزایش دهند.

تأثیر رودخانه‌ها بر ساختار یخ‌پوش

هورگان گفت: «جریان‌های آبی زیر یخ نقش محوری در ذوب یخ‌پوش دارند.»

یخ‌پوش روس به‌عنوان یک سد عظیم عمل می‌کند و سرعت پیشروی یخچال‌هایی را که آن را تغذیه می‌کنند، کاهش می‌دهد. بنابراین، هر فرآیندی که این سد شناور را نازک‌تر کند، می‌تواند موجب افزایش سرعت از‌دست‌رفتن یخ از نواحی داخلی جنوبگان شود.

به گفته این دانشمندان، یافته‌های آن‌ها پایه‌ای برای توسعه مدل‌های جدیدی است که فرآیند ذوب یخ‌پوش را توصیف کرده و پیش‌بینی‌های دقیق‌تری از افزایش سطح دریا ارائه می‌دهند.

با ترکیب جریان دائمی آب شور و سیلاب‌های دوره‌ای ناشی از تخلیه دریاچه‌ها، می‌توان پیش‌بینی‌هایی را ارائه داد که برنامه‌ریزان مناطق ساحلی در سراسر جهان از آن استفاده کنند.

آمادگی برای سیلاب‌های آینده

این تیم قصد دارد در تابستان قطب جنوب در سال‌های ۲۰۲۵ تا ۲۰۲۶ بازگردد تا ابزارهای بلندمدتی نصب کند که فشار، سرعت جریان و ترکیب شیمیایی آب را در طی چندین چرخه سیلاب ثبت کنند.

با مقایسه این داده‌ها با اندازه‌گیری‌های ماهواره‌ای و راداری، محققان می‌خواهند بفهمند که آیا تغییرات اقلیمی ممکن است فراوانی یا شدت این سیلاب‌های پنهان را افزایش دهد یا نه.

همچنین، بررسی حیات درون این حفره تاریک نیز در دستور کار است، زیرا مشاهده غیرمنتظره موجودات شبیه سخت‌پوستان، دانشمندان را به این فکر انداخته که مواد مغذی چگونه از رودخانه‌های پنهان به زیست‌بوم‌های زیر یخ جنوبگان منتقل می‌شوند.

رودخانه‌ها و دینامیک یخ

حفاری با آب داغ از طریق یخچال کامب، پنجره‌ای مستقیم به فرآیندهایی گشود که پیش از این تنها از طریق سنجش از راه دور و مدل‌های نظری استنباط می‌شدند.

هر اندازه‌گیری جدید، پیوند میان هیدرولوژی پنهان و سرنوشت بزرگ‌ترین یخ‌پوش زمین را محکم‌تر می‌کند و علم را به سمت پیش‌بینی‌های دقیق‌تر درباره افزایش سطح دریا در جهانی در حال گرم‌شدن سوق می‌دهد.

با برنامه‌ریزی برای اعزام‌های بیشتر و نصب ابزارهای دائمی، رودخانه‌های مدفون جنوبگان کم‌کم اسرار خود را آشکار می‌کنند.

این مطالعه در نشریه Nature Geoscience منتشر شده است.