تحت الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي ، توجد قارة مغطاة بالأنهار والبحيرات ، أكبرها حجم بحيرة إيري. على مدار السنة العادية ، تذوب الصفيحة الجليدية وتتجمد ، مما يؤدي إلى ملء البحيرات والأنهار بشكل دوري وتصريفها سريعًا من الماء الذائب. تسهل هذه العملية على السطح المتجمد في القارة القطبية الجنوبية الانزلاق ، والارتفاع والسقوط في بعض الأماكن بما يصل إلى 6 أمتار (20 قدمًا).
وفقًا لدراسة جديدة قادها باحثون من مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا ، قد يكون هناك عمود عباءة تحت المنطقة المعروفة باسم ماري بيرد لاند. يمكن أن يفسر وجود مصدر الحرارة الحرارية الأرضية بعضًا من الانصهار الذي يحدث تحت الغطاء ولماذا غير مستقر اليوم. يمكن أن يساعد أيضًا في شرح كيفية انهيار الورقة بسرعة في الماضي خلال الفترات السابقة لتغير المناخ.
ظهرت الدراسة التي تحمل عنوان "تأثير عمود الوشاح الغربي في القطب الجنوبي على الظروف القاعدية للصفائح الجليدية" ، مؤخراً في مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأرض الصلبة. قادت فريق البحث هيلين سيروسي من مختبر الدفع النفاث ، بدعم من باحثين من قسم علوم الأرض والكواكب في جامعة واشنطن ومعهد ألفريد فيجنر ، مركز هيلمهولتز للبحوث القطبية والبحرية في ألمانيا.
لطالما كانت حركة الغطاء الجليدي في القارة القطبية الجنوبية مصدرًا لاهتمام علماء الأرض. من خلال قياس المعدل الذي يرتفع وينخفض فيه الغطاء الجليدي ، يستطيع العلماء تقدير مكان وكم ذوبان الماء في القاعدة. وبسبب هذه القياسات ، بدأ العلماء في التكهن أولاً بوجود مصادر حرارية تحت سطح القارة القطبية المتجمدة.
تم تقديم اقتراح وجود عمود الوشاح تحت ماري بيرد لاند لأول مرة قبل 30 عامًا بواسطة ويسلي إي. ماسوريير ، عالم من جامعة كولورادو دنفر. ووفقًا للبحث الذي أجراه ، فقد شكل ذلك تفسيرًا محتملًا للنشاط البركاني الإقليمي وميزة قبة طبوغرافية. ولكن في الآونة الأخيرة فقط ، قدمت مسوحات التصوير الزلزالي أدلة داعمة لهذا عمود الوشاح.
ومع ذلك ، فإن القياسات المباشرة للمنطقة الواقعة تحت ماري بيرد لاند غير ممكنة حاليًا. ولهذا السبب اعتمد سيروسي وإريك إيفينز من مختبر الدفع النفاث على نموذج نظام الألواح الجليدية (ISSM) لتأكيد وجود العمود. هذا النموذج هو في الأساس تصوير رقمي لفيزياء الصفيحة الجليدية ، التي تم تطويرها من قبل العلماء في مختبر الدفع النفاث وجامعة كاليفورنيا ، إيرفين.
للتأكد من أن النموذج كان واقعيًا ، استندت سيروسي وفريقها إلى ملاحظات التغيرات في ارتفاع الصفيحة الجليدية التي تم إجراؤها على مدار سنوات عديدة. وقد تم إجراء ذلك بواسطة القمر الصناعي للغيوم والغيوم والارتفاع الأرضي (ICESat) التابع لناسا وحملة عملية IceBridge المحمولة جواً. كانت هذه المهام تقيس الغطاء الجليدي في أنتاركتيكا منذ سنوات ، مما أدى إلى إنشاء خرائط ارتفاع ثلاثية الأبعاد دقيقة للغاية.
كما عزز السيروسي ISSM ليشمل المصادر الطبيعية للتدفئة ونقل الحرارة التي تؤدي إلى التجميد والصهر والمياه السائلة والاحتكاك وغيرها من العمليات. وضعت هذه البيانات المجمعة قيودًا قوية على معدلات الذوبان المسموح بها في القارة القطبية الجنوبية ، وسمحت للفريق بتشغيل العشرات من المحاكاة واختبار مجموعة واسعة من المواقع المحتملة لعمود الوشاح.
ما وجدوه هو أن التدفق الحراري الناجم عن عمود الوشاح لن يتجاوز أكثر من 150 ملي واط لكل متر مربع. وبالمقارنة ، فإن المناطق التي لا يوجد فيها نشاط بركاني عادة ما تشهد تدفقًا رائعًا يتراوح بين 40 و 60 ملي واط ، في حين أن النقاط الحرارية الأرضية - مثل تلك الموجودة في منتزه يلوستون الوطني - تواجه في المتوسط حوالي 200 ملي واط لكل متر مربع.
حيث أجروا عمليات محاكاة تجاوزت 150 ملي واط لكل متر مربع ، كان معدل الذوبان مرتفعًا جدًا مقارنة بالبيانات الفضائية. باستثناء موقع واحد ، كان منطقة داخلية لبحر روس ، والتي من المعروف أنها تشهد تدفقات مكثفة من المياه. تطلبت هذه المنطقة تدفق حرارة لا يقل عن 150 إلى 180 ملي واط لكل متر مربع لتتماشى مع معدلات الذوبان الملحوظة.
في هذه المنطقة ، أظهر التصوير الزلزالي أيضًا أن التسخين قد يصل إلى الغطاء الجليدي من خلال صدع في وشاح الأرض. ويتسق هذا أيضًا مع عمود الوشاح ، الذي يُعتقد أنه تيارات ضيقة من الصهارة الساخنة التي ترتفع عبر عباءة الأرض وتنتشر تحت القشرة. هذه الصهارة اللزجة ثم بالونات تحت القشرة وتتسبب في انتفاخها إلى أعلى.
حيث يقع الجليد فوق العمود ، تنقل هذه العملية الحرارة إلى الغطاء الجليدي ، مما يؤدي إلى ذوبان كبير وجريان المياه. في النهاية ، تقدم سيروسي وزملاؤها أدلة مقنعة - بناءً على مجموعة من البيانات السطحية والبيانات الزلزالية - لعمود سطح تحت الغطاء الجليدي في غرب أنتاركتيكا. ويقدرون أيضًا أن عمود الوشاح هذا شكل قبل حوالي 50 إلى 110 مليون سنة ، قبل ظهور طبقة الجليد في القطب الجنوبي الغربي بوقت طويل.
منذ ما يقرب من 11000 عام ، عندما انتهى العصر الجليدي الأخير ، شهدت الطبقة الجليدية فترة من فقدان الجليد السريع والمستدام. مع تغير أنماط الطقس العالمية وارتفاع منسوب مياه البحر ، تم دفع الماء الدافئ بالقرب من الغطاء الجليدي. تشير دراسة سيروسي وإيرفينس إلى أن عمود الوشاح يمكن أن يسهل هذا النوع من الخسارة السريعة اليوم ، كما فعل خلال آخر ظهور في فترة بين الجليدية.
إن فهم مصادر فقدان الصفائح الجليدية تحت غرب القارة القطبية الجنوبية أمر مهم فيما يتعلق بتقدير معدل فقد الجليد هناك ، وهو في الأساس للتنبؤ بآثار تغير المناخ. بالنظر إلى أن الأرض تمر مرة أخرى بتغيرات في درجة الحرارة العالمية - هذه المرة ، بسبب النشاط البشري - من الضروري إنشاء نماذج مناخية دقيقة تتيح لنا معرفة مدى سرعة ذوبان الجليد القطبي وارتفاع مستويات البحر.
كما أنه يعلم فهمنا لكيفية ارتباط تاريخ كوكبنا والتحولات المناخية ، وما تأثير ذلك على تطوره الجيولوجي.
