بخشی از صفحهٔ یخی جنوبگان حدود ۹٬۰۰۰ سال پیش تحت شرایط آبوهوایی مشابه امروز فرو ریخت
حدود ۹٬۰۰۰ سال پیش، بخشی از صفحهٔ یخی شرقی جنوبگان با سرعت شگفتانگیزی فرو ریخت؛ این فروپاشی ناشی از آب گرمتر اقیانوس بود. این تحقیق بر صفحهٔ یخی شرق جنوبگان، که یک تودهٔ وسیع یخ زمینی در شرق این قاره است، متمرکز است.
بهطور کلی، یخهای جنوبگان دارای آب بهقدری هستند که در صورت آب شدن میتوانند سطح دریا را حدود ۱۹۰ فوت (تقریباً ۵۸ متر) افزایش دهند. شواهد جدیدی از رسوبات در بستر دریا نزدیک ایستگاه سیوا ژاپن، اکنون این فروپاشی باستانی را به جریانهای گرم عمیق اقیانوس پیوند میدهد.
فروپاشی تاریخی جنوبگان
این پژوهش به رهبری پروفسور یوسوکه سگانومه در مؤسسه ملی تحقیقات قطبی (NiPR) توکیو، ژاپن انجام شد. تحقیقات او بر این متمرکز است که چگونه صفحات یخی جنوبگان به گرمایشهای اقلیمی گذشته واکنش نشان دادهاند تا درک بهتری از تغییرات سطح دریا در آینده به دست آید.
در یک مطالعهٔ اخیر، تیم پژوهشگر، فروپاشی را با استفاده از هستههای رسوبی استخراجشده از بستر دریاخوزی خلیج لوتزو‑هلم ردیابی کرد.
لایههای گِل، تغییرات رخ داده در دورهٔ اولیه هلوسن را بهدست میدادند؛ این دورهٔ گرم پس از آخرین یخبندان بود که در آن دماها از وضعیت کنونی بیشتر بود.
با اندازهگیری ایزوتوپهای نادر برلیوم و فسیلهای ریز دریایی، گروه زمانبندی شکستن صفحات یخی را به حدود ۹٬۰۰۰ سال پیش تعیین کرد.
عامل اصلی، آب عمیق دایرهوار قطبی است؛ جریانی نسبتاً گرم و شور که دور جنوبگان میچرخه و در عمق صدها فوت زیر سطح جریان دارد.
حدود ۹٬۰۰۰ سال پیش، این آب عمیق به سمت قفسهٔ قارهای حرکت کرد، پایههای صفحات یخی شناور را زیر برش گذاشت و حمایت ساختاری آنها را از بین برد.
بهمحض شکستن این صفحات، آنها دیگر صفحهٔ یخی پشتپشتی را تقویت نمیکردند؛ در نتیجه یخهای داخلی سریعتر به سمت اقیانوس روان شدند.
مدلهای آبوهوایی و اقیانوسی نشان میدهند که آب عمیق گرم پیش از فروپاشی در خلیج باقی مانده بود و موجی قوی و مکرر از حرارت اقیانوس را افشا میکرد.
حلقهٔ بازخوردی مثبت توسط آب ذوبشده تغذیه میشود
تیم پژوهشگر دریافت که یخ و اقیانوس یک حلقهٔ بازخورد مثبت ایجاد کردهاند. آب ذوبشدهٔ مناطق جنوبگان آب سطحی اقیانوس را تازه کرد و به آب عمیق گرم اجازه داد تا به سمت خشکی پیش برود؛ امری که پژوهشگران آن را «بازخورد مثبت زنجیرهای» مینامند.
این آب تازهٔ اضافی، تفکیک لایهای (استراتیفیکه) را تقویت کرد؛ بهطوری که آب سبکتر بالای آب سنگینتر قرار گرفت و مانع مخلوط شدن آب سطحی خنک به سمت پایین شد.
همزمان با ذوب شدن یخهای بیشتر، آب تازهٔ بیشتری در اطراف جنوبگان پخش شد، آب عمیق گرم را در جای خود محبوس کرد و سرعت از دست رفتن صفحات یخی شناور را ارتقا داد.
سرعت فروپاشی قبلی جنوبگان
چندین عامل در سرزمین درونینگ مود، از جمله افزایش سطح دریا و شکل بستر دریا، با هم ترکیب شدند تا فروپاشی به سرعت اتفاق بیفتد.
همزمان با از دست رفتن جرم صفحهٔ یخی، تنظیم ایزوستاتیک یخبندان – یک بازگشت آهیندار به پوستهٔ زمین – بهطور موقت سطح دریا را در این سواحل افزایش داد.
این خلیج شامل یک گودال عمیق زیرآبی است؛ یک درهٔ طولانی و باریک زیرآب که آب عمیق گرم را مستقیم به سمت جلوی یخ هدایت میکند.
سطح بالاتر دریا در این مناطق به یخ اجازه داد بهراحتی شناور شود؛ بنابراین آب عمیق گرم بهعمق بیشتری زیر صفحات یخی و یخهای داخلی که به زمین متصل نبودند نفوذ کرد.
یخچالهای غربی جنوبگان
در غرب جنوبگان، مشاهدات نشان میدهد که یخچال تویتز در حال نازک شدن است زیرا آب گرم دریایی به زیر یخ ثابت (متصل به زمین) نفوذ میکند.
اندازهگیریها در نزدیکی صفحهٔ یخی تویتز لایهای ضخیم از آب عمیق تغییر یافته در بستر دریا را نشان میدهد.
این مشاهدات مدرن الگوی هلوسن را تکرار میکنند، بهطوری که آب عمیق گرم صفحات را از زیرهپایین نازک میکند و باعث عقبنشینی یخ ثابت در بالادست میشود.
سایر خروجیهای غربی جنوبگان، از جمله یخچال پاین آیلند، نیز عقبنشینی سریع نشان میدهند؛ جایی که آب عمیق میتواند به مناطق پایهگذاری آنها که زیر برش خوردهاند دست یابد.
پایداری شرق جنوبگان
سالها، بسیاری از دانشمندان شرق جنوبگان را بهعنوان منطقهای نسبتاً باثبات میدیدند؛ زیرا بخش زیادی از یخ آن بر روی سنگ بستر در بالای سطح دریا قرار دارد.
بازسازیهای جدید نشان میدهند که حتی بخشهای عمدتاً بر روی سنگ ثابت شده، در صورت یافتن مسیرهای مخفی آب گرم زیر یخ، میتوانند بهسرعت نازک شوند.
اندازهگیریهای ماهوارهای و گرانشی اخیر، از دست رفتن مداوم یخ در بخشهای ساحلی شرق جنوبگان را نشان میدهند، از جمله خروجیهای آسیبپذیر توتن و دینمن.
فروپاشی هلوسنی در سرزمین درونینگ مود نشان میدهد که پس از گرم و تازه شدن کافی اقیانوس، یک ناحیهٔ باثبات میتواند به عقبنشینی سریع آغاز کند.
سیستم اقلیمی نگرانکنندهٔ جنوبگان
در اطراف جنوبگان، جریان دایرهوار قطبی جنوبگان، یک حلقهٔ قوی آب که از غرب به شرق میگذرد، حرارت و آب شیرین را در تمام اقیانوس جنوبی منتقل میکند.
شبیهسازیهای هلوسن نشان میدهند که آب ذوبشده وارد این جریان، چگالی آب در اقیانوس جنوبی را تغییر میدهد و آب عمیق گرم را به سمت شرق جنوبگان هدایت میکند.
مدلهای اقلیمی مدرن دریافتهاند که تازهسازی ناشی از ذوب جنوبگان میتواند مخلوط شدن در اقیانوس جنوبی را کاهش دهد و حرارت را بهنزدیک لبهٔ یخ ببرد.
در این صورت، مرز بین یک کاهش آهسته، قابل کنترل یخ و یک عقبنشینی بیبرگشت میتواند بهطرز خطرناکی نازک شود.
فروپاشی جنوبگان و سطوح دریا
اگر شرق جنوبگان شروع به فروپاشی کند و یخها را با سرعتهایی مشابه دوره هلوسن از دست بدهد، سطوح دریا جهانی بسیار سریعتر از پیشبینیهای فعلی افزایش مییابد.
هیچکس انتظار ندارد تودهٔ یخی در یک شب ناپدید شود، اما حتی چند فوت افزایش سطح دریا در این قرن میتواند بسیاری از سواحل را دوباره ترسیم کند.
نتایج جدید تأکید میکند که از دست رفتن یخهای جنوبگان در آینده به شدت به میزان گرمایی که اقیانوس از انتشارات گازهای گلخانهای انسانی جذب میکند، وابسته است.
مدلهای صفحهٔ یخی که این بازخوردهای آب ذوب را در نظر نمیگیرند، ممکن است سرعت شکستن صفحات و رهاسازی یخهای داخلی به اقیانوس را دستکم بگیرند.
افزایش سریع سطح دریا، موجهای طوفانی بالاتر، سیلهای ناخواسته مکرر و نفوذ آب شور به شهرهای ساحلی و جزیرههای کمارتفاع در سراسر جهان را به همراه خواهد داشت.
از آنجا که صفحات یخی بهنسبت طول عمرهای انسانی بهصورت آهسته تغییر میکنند، تصمیمات در چند دههٔ آینده، سطح دریا را برای نسلهای متعدد شکل میدهد.
داستانی که در آن رسوبات جنوبگان ثبت شده است، نشان میدهد که هنگامی که آب گرم و آب ذوب بههم پیوستهاند، سامانههای یخی میتوانند بهطرز شگفتآوری ناگهانی واکنش نشان دهند.
با ترکیب قطعاتی از اتفاقات ۹٬۰۰۰ سال پیش، پژوهشگران دامنهٔ آیندههای محتمل را که با افزایش گازهای گلخانهای مواجهیم، محدود میکنند.
این مطالعه در Nature منتشر شده است.