اكتشف الباحثون الظروف المناخية في القطب الشمالي خلال أواخر عصر الميوسين

April 5, 2016 تمكن فريق دولي من العلماء بقيادة مركز هيلمهولتز للأبحاث القطبية والبحرية التابع لمعهد ألفريد فيجنر (AWI) من إلقاء بعض الضوء على تاريخ المناخ في المحيط المتجمد الشمالي. وباستخدام عينات التربة من سلسلة جبال لومونوسوف، تمكنوا من إثبات أن القطب الشمالي المركزي كان خاليًا تمامًا من الجليد خلال فصل الصيف قبل ستة ملايين إلى عشرة ملايين سنة، وكانت درجة الحرارة على سطحه تتراوح بين 4 إلى 9 درجات مئوية. أما في الربيع والخريف والشتاء فكان الجليد الطافي يطفو على السطح. تمثل البيانات الجديدة خطوة أساسية لإعادة خلق الظروف المناخية السابقة في القطب الشمالي، ويمكن استخدامها للتحقق من النماذج المناخية، كما ورد في العدد الحالي من مجلة Nature Communications. تم جمع العينات المستخدمة في الدراسة في صيف عام 2014، خلال رحلة استكشافية على متن سفينة الأبحاث Polarstern. وصف الجليد البحري في القطب الشمالي بأنه عامل مهم وحساس للغاية في نظام المناخ العالمي، وقال الجيولوجي بمعهد AWI وقائد البعثة والمؤلف الرئيسي البروفيسور الدكتور روديجر شتاين إنه من المهم فهم أسباب التغيرات الحالية والماضية في الجليد البحري بشكل أفضل. . "بالنسبة لهذه البعثة، كان هدفنا هو أخذ الرواسب من وسط القطب الشمالي، والتي يمكننا استخدامها لإعادة بناء الجليد البحري في الخمسين مليون سنة الماضية. وحتى الآن، كنا نفتقر إلى عينات التربة المناسبة، وبالتالي البيانات اللازمة لإعادة بناء الفترات". بهذا الحجم"، قال البروفيسور الدكتور شتاين باللغة الألمانية. تم اختيار المنحدر الغربي لسلسلة جبال لومونوسوف، وهي سلسلة جبال كبيرة تحت الماء في وسط القطب الشمالي، كموقع لأخذ العينات. ويرجع ذلك إلى تعرض الموقع لانهيارات أرضية كبيرة متكررة في الماضي، مما تسبب في تعرض الرواسب والتكوينات الصخرية الأساسية لسمك حوالي 500 متر. كما تفاجأ الباحثون بمدى حواف الانفصال المغمورة (الحواف التكتونية)، التي امتدت على مسافة تزيد عن 300 كيلومتر من القطب الشمالي تقريبًا إلى الطرف الجنوبي من التلال على الجانب السيبيري. استخدام قلب الرواسب كأرشيف مناخي ومن بين عينات الرواسب التي تم استخراجها على مدى يومين (طول كل منها حوالي أربعة إلى ثمانية أقدام)، تبين أن واحدة منها مثالية لاستخدامها كأرشيف مناخي. باستخدام الأحافير الدقيقة التي تسمى الدينوفلاجيلات، تمكن الباحثون من تحديد أن الرواسب الموجودة في الجزء السفلي من اللب كانت قبل حوالي ستة ملايين إلى عشرة ملايين سنة، ويعود تاريخها إلى أواخر العصر الميوسيني. وبالتالي أعطت العينات المستخرجة للباحثين فرصة فريدة لإعادة بناء الظروف المناخية في وسط المحيط المتجمد الشمالي والتي كانت هناك بيانات غامضة ومتناقضة للغاية حتى الآن. ويعتقد بعض العلماء أنه خلال تلك الفترة، كان وسط المحيط المتجمد الشمالي مغطى بالجليد على مدار السنة - كما هو الحال اليوم. ومع ذلك، يبدو أن هذا الافتراض يتعارض مع نتائج البحث. واستنادًا إلى البيانات الجديدة، خلال تلك الفترة من التاريخ، في الصيف، لا بد أن القطب الشمالي والمحيط المتجمد الشمالي الأوسط كانا خاليين من الجليد خلال فصل الصيف. تعطي المؤشرات الحيوية نظرة ثاقبة للمناخ الماضي يعتمد هذا التحليل على المؤشرات الحيوية، وهي عبارة عن مركبات عضوية تشتمل على كائنات حية كانت حية في الماضي ولكنها محفوظة الآن في الرواسب. تم استخراج اثنين من هذه المؤشرات الحيوية من عينات التربة. المجموعة الأولى كانت عبارة عن طحالب كلسية موجودة على سطح الماء، وتتطلب مياهًا مفتوحة وتعتمد على ضوء الشمس لإنتاج الغذاء والطاقة. في وسط المحيط المتجمد الشمالي، يتوفر ضوء الشمس فقط خلال أشهر الربيع والصيف، بينما يتحول إلى الظلام خلال الأشهر المتبقية. وبالتالي، فإن البيانات المستمدة من المؤشرات الحيوية للطحالب الجيرية يمكن أن تشير إلى الظروف المناخية خلال أشهر الصيف تلك. بالإضافة إلى ذلك، طورت الطحالب الجيرية جزيئات مؤشرات حيوية مختلفة بسبب درجة حرارة الماء. واستنادا إلى الجزيئات، قال البروفيسور الدكتور شتاين إنهم حسبوا درجة حرارة سطح المحيط المتجمد الشمالي بحوالي 4 إلى 9 درجات مئوية، مما يشير إلى ظروف خالية من الجليد خلال فصل الصيف. وأظهرت المجموعة الثانية من المؤشرات الحيوية، التي تضم دياتومات الجليد البحري في القطب الشمالي، أن المحيط المتجمد الشمالي لم يكن خاليًا من الجليد طوال العام. وقال البروفيسور الدكتور ستاين إنه من خلال مقارنة سجلاتهم بدرجات حرارة المياه السطحية وتوزيع الجليد البحري، يمكنهم إظهار أن المحيط المتجمد الشمالي الأوسط ربما كان خاليًا من الجليد خلال فصل الصيف قبل ستة ملايين إلى عشرة ملايين سنة. في الربيع والشتاء السابق، سيكون الجليد البحري موجودًا. وأضاف أن القطب الشمالي يجب أن يكون لديه غطاء جليدي موسمي مماثل لما هو موجود حاليًا في البحار الهامشية في القطب الشمالي. يمكن للبيانات الجديدة تحسين النماذج المناخية وقد تم دعم إعادة بناء مناخ القطب الشمالي الماضي من خلال عمليات محاكاة المناخ. ومع ذلك، يفترض هذا وجود نسبة عالية نسبيًا من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تبلغ 450 جزءًا في المليون. وذلك لأنه في بعض الدراسات المتعلقة بأواخر العصر الميوسيني، إذا كان محتوى ثاني أكسيد الكربون أقل، عند حوالي 280 جزء في المليون، لا يمكن إعادة بناء القطب الشمالي الخالي من الجليد. على أية حال، ما إذا كان محتوى ثاني أكسيد الكربون خلال العصر الميوسيني كان مرتفعًا بشكل مفرط أو أن محاكاة الميوسين لم تكن تتمتع بحساسية كافية في القطب الشمالي لم يتم تحديدها بعد ويتطلب المزيد من البحث. وكما قال البروفيسور الدكتور شتاين: "إذا تمكنت نماذجنا المناخية من إعادة إنتاج الغطاء الجليدي البحري في الفترات السابقة بشكل موثوق، فسنكون قادرين أيضًا على تقديم تنبؤات أكثر دقة للمناخ المستقبلي وتقلبات الجليد البحري في المنطقة القطبية الشمالية الوسطى". رابط للدراسة.