في هذا الرسم التوضيحي، تتدفق مياه المحيط عميقًا تحت السطح إلى صدع جرف جليدي ينفتح بنشاط في القارة القطبية الجنوبية. ويظهر بحث جديد أن مثل هذه الشقوق تنفتح بسرعة كبيرة، وأن دخول مياه البحر يساعد في الحد من سرعة تفكك الغطاء الجليدي. الائتمان: روب سوتو
هناك ما يكفي من المياه المتجمدة في الصفائح الجليدية في جرينلاند والقطب الجنوبي، والتي إذا ذابت، فإن البحار العالمية سترتفع عدة أقدام. إن ما سيحدث لهذه الأنهار الجليدية في العقود المقبلة هو أكبر أمر غير معروف في المستقبل مع ارتفاع مستوى سطح البحر لأن فيزياء تكسر الأنهار الجليدية ليست مفهومة بالكامل بعد.
والسؤال المهم هو كيف يمكن للمحيطات الأكثر دفئًا أن تفكك الأنهار الجليدية بهذه السرعة. جامعة واشنطن أظهر الباحثون أسرع تفكك واسع النطاق معروف للجرف الجليدي في القطب الجنوبي. الدراسة التي نشرت مؤخرا تقدم جامعة الخليج العربي، وهو صدع يبلغ طوله 6.5 ميل (10.5 كيلومتر) تشكل في عام 2012 على نهر باين آيلاند الجليدي – الطبقة الجليدية التي تتراجع عن الطبقة الجليدية الغربية الكبرى في القطب الجنوبي – في حوالي 5 دقائق ونصف. وهذا يعني أن الشق انفتح بسرعة حوالي 115 قدمًا (35 مترًا) في الثانية، أو 80 ميلًا في الساعة.
وقالت المؤلفة الرئيسية ستيفاني أولينجر، التي عملت كجزء من بحث الدكتوراه في جامعة ويسكونسن وجامعة هارفارد: “هذا هو أسرع حدث لفتح الشق على الإطلاق على حد علمنا”. . “هذا يدل على أنه في ظل ظروف معينة، يمكن أن ينكسر الجرف الجليدي. ويخبرنا أنه يجب علينا مراقبة هذا النوع من السلوك في المستقبل، ويعلمنا كيف يمكننا وصف هذه الكسور في عينات الجليد واسعة النطاق.
أهمية تشكيل الشق
الصدع هو صدع في الجرف الجليدي النموذجي في القطب الجنوبي والذي يمتد عبر حوالي 1000 قدم (300 متر) من الجليد العائم. هذه الشقوق هي مقدمة لولادة الغطاء الجليدي، حيث تنفصل قطع كبيرة من الجليد عن النهر الجليدي وتسقط في البحر. تحدث مثل هذه الأحداث بشكل متكرر على نهر باين آيلاند الجليدي، حيث تم فصل النهر الجليدي الذي تمت ملاحظته في الدراسة عن القارة منذ فترة طويلة.
تُظهر صور الأقمار الصناعية التي تم التقاطها بفارق ثلاثة أيام في عام 2012 في 8 مايو (يسار) و11 مايو (يمين) شقًا جديدًا يشكل فرعًا على شكل “Y” على يسار الشق السابق. سجلت ثلاثة أجهزة قياس الزلازل (مثلثات سوداء) اهتزازات مستخدمة لحساب سرعات انتشار الشق التي تصل إلى 80 ميلاً في الساعة. الائتمان: Olinger et al./AGU Advances
وقال أولينجر: “تمارس الأرفف الجليدية تأثيرًا مهمًا جدًا على استقرار بقية الطبقة الجليدية في القطب الجنوبي. وعندما ينكسر الجرف الجليدي، فإن الجليد الجليدي الموجود خلفه يتسارع فعليًا”. “إن عملية التصدع هذه هي في الأساس الطريقة التي تقوم بها الأرفف الجليدية في القطب الجنوبي بتكسير الأنهار الجليدية الكبيرة.”
وفي أجزاء أخرى من القارة القطبية الجنوبية، غالبًا ما تتطور الصدوع على مدى أشهر أو سنوات. ولكن يمكن أن يحدث ذلك بسرعة أكبر في التضاريس سريعة النمو مثل نهر باين آيلاند الجليدي، حيث يعتقد الباحثون أن الغطاء الجليدي في غرب القطب الجنوبي موجود بالفعل. تم تجاوز نقطة التحول سقطت في البحر.
التحديات في مراقبة التغيرات الجليدية
توفر صور الأقمار الصناعية ملاحظات مستمرة. لكن الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض تمر بكل نقطة على الأرض مرة واحدة فقط كل ثلاثة أيام. من الصعب معرفة ما يحدث في تلك الأيام الثلاثة، خاصة في المشهد الخطير للجليد الهش في القطب الجنوبي.
وفي الدراسة الجديدة، قام الباحثون بدمج الأدوات لفهم تكوين الشق. واستخدموا البيانات الزلزالية التي سجلتها الأدوات التي وضعها باحثون آخرون على الجرف الجليدي في عام 2012 إلى جانب عمليات رصد الرادار من الأقمار الصناعية.
يتصرف الجليد الجليدي كمادة صلبة على نطاقات زمنية قصيرة، لكنه يتصرف مثل سائل لزج على نطاقات زمنية طويلة.
“هل تشكل الشق مثل كسر الزجاج أو تقسيم معجون الفلفل الحار؟ قال أولينجر: “هذا هو السؤال”. “تظهر حساباتنا لهذا الحدث أنه يشبه تحطم الزجاج.”
دور مياه المحيطات والبحوث المستقبلية
وقال أولينجر إنه لو كان الجليد مادة هشة بسيطة، لكان قد انكسر بشكل أسرع. وأشار مزيد من التحقيق إلى دور مياه البحر. تحافظ مياه البحر الموجودة في الشقوق على المساحة المفتوحة ضد القوى الداخلية للنهر الجليدي. ولأن مياه البحر لها لزوجة، وتوتر سطحي، وكتلة، فإنها لا تستطيع ملء الفراغ على الفور. وبدلا من ذلك، فإن السرعة التي تملأ بها مياه البحر الفتحة تساعد على إبطاء انتشار الصدع.
وقال أولينجر: “قبل أن نتمكن من تحسين أداء نماذج الصفائح الجليدية واسعة النطاق والتنبؤات بارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل، نحتاج إلى فهم جيد قائم على الفيزياء لمختلف العمليات التي تؤثر على استقرار الصفائح الجليدية”.
ملحوظة: ستيفاني د. أولينجر، برادلي ب. ليبوفسكي ومارين أ. تينول، 05 فبراير 2024، “الاقتران المحيطي يحد من سرعة التمزق لأسرع حدث انتشار لصدع الجرف الجليدي” تقدم جامعة الخليج العربي.
دوى: 10.1029/2023AV001023
تم تمويل هذا البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم. بدأ المؤلفان المشاركان براد ليبوسكي ومارين تينول، وكلاهما عضوان في هيئة التدريس بجامعة ويسكونسن في علوم الأرض والفضاء، في تقديم المشورة للعمل في جامعة هارفارد.
