أدلة أعماق البحار تعيد كتابة ما نعرفه عن نهاية العصر الجليدي الأخير

تسلط دراسة جديدة الضوء على الدور الرئيسي الذي يلعبه المحيط الجنوبي في النظام المناخي للأرض.

منذ حوالي 12 ألف سنة، اقترب العصر الجليدي الأخير من نهايته، وارتفعت درجات الحرارة العالمية، وبدأ عصر الهولوسين المبكر. خلال هذه الفترة من الاحترار، تحولت المجتمعات البشرية تدريجيا نحو مستوطنات أكثر ديمومة. دراسة جديدة نشرت في علوم الأرض الطبيعية يسلط الضوء على كيف لعب المحيط الجنوبي حول القارة القطبية الجنوبية دورًا رئيسيًا في هذا التحول المناخي الكبير.

يتتبع البحث، الذي أجراه الدكتور هوانغ هوانغ من مختبر لاوشان في تشينغداو بمساهمات من عالم الكيمياء الجيولوجية في GEOMAR الدكتور ماركوس جوتجار، كيف تغيرت مياه قاع القطب الجنوبي (AABW) عبر المحيط الجنوبي على مدار 32000 عام الماضية.

يقول هوانغ، الذي أكمل درجة الدكتوراه في GEOMAR في عام 2019 ويعمل الآن كعالم في تشينغداو بالصين: “أردنا أن نفهم كيف تغير تأثير مياه قاع القطب الجنوبي، وهي الكتلة المائية الأكثر برودة وكثافة في المحيط العالمي، خلال ذوبان الجليد الأخير، وما الدور الذي لعبته في دورة الكربون العالمية”.

تكشف النوى الرسوبية عن أصل كتل المياه العميقة

لاستكشاف هذه المسألة، قام الفريق بفحص تسعة رواسب مركزية تم جمعها من القطاعين الأطلسي والهندي في المحيط الجنوبي. وجاءت العينات من أعماق تتراوح بين 2200 و5000 متر، أي ما يعادل نحو 7200 إلى 16400 قدم، وتم أخذها من مواقع منتشرة في أنحاء المنطقة. من خلال تحليل التركيب النظائري لمعدن النيوديميوم النزر، الذي يدخل الرواسب من مياه البحر المحيطة، تمكن الباحثون من رسم خريطة لكيفية توسع وتقلص المياه السفلية في القطب الجنوبي على مدى عشرات الآلاف من السنين.

يوضح الدكتور ماركوس جوتجار: “يعد النيوديميوم المذاب وبصماته النظائرية في مياه البحر مؤشرات ممتازة لأصل كتل المياه العميقة”. “في دراسات سابقة، لاحظنا أن توقيع النيوديميوم في أعماق جنوب المحيط الأطلسي لم يصل إلى تكوينه الحديث إلا منذ حوالي 12000 عام. ومع ذلك، أظهرت الرواسب من العصر الجليدي الأخير قيمًا غير موجودة في أي مكان في المحيط الجنوبي اليوم. في البداية، اعتقدنا أن الطريقة كانت معيبة أو أن هناك خطأ ما في قلب الرواسب. ولكن السؤال الحقيقي كان: ما الذي يمكن أن يولد مثل هذه الإشارة؟ لا يمكن لمثل هذا التوقيع النظائري الغريب أن يتطور إلا عندما تظل المياه العميقة بلا حراك تقريبًا لفترات طويلة. وفي مثل هذه الظروف، تهيمن التدفقات القاعية – المدخلات الكيميائية من قاع البحر – على البصمة النظائرية في الرواسب البحرية.

مرحلتي التمدد ودورهما في إطلاق ثاني أكسيد الكربون

خلال العصر الجليدي الأخير، كانت المياه العميقة التي تتشكل حاليًا حول القارة القطبية الجنوبية ككتلة شديدة البرودة والكثيفة أقل انتشارًا بكثير. وبدلاً من ذلك، كانت المياه الغنية بالكربون التي جاءت من المحيط الهادئ تشغل قسماً كبيراً من أعماق المحيط الجنوبي ــ وهو النهر الجليدي السابق للمياه العميقة المحيطة بالقطب (CDW) اليوم. تحدد الدراسة أن CDW غني بالكربون لأنه يتحرك ببطء عبر أعماق المحيط مع تعرض محدود للغاية للسطح. ونتيجة لذلك، ظلت كميات كبيرة من الكربون المذاب محاصرة في المحيط، مما ساعد في الحفاظ على مستويات منخفضة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب وذوبان الصفائح الجليدية منذ حوالي 18000 إلى 10000 سنة، توسع حجم المياه السفلية في القطب الجنوبي على مرحلتين متميزتين. تزامنت هذه المراحل مع أحداث الاحترار المعروفة في القارة القطبية الجنوبية. ومع زيادة الخلط الرأسي في المحيط الجنوبي، تمكن الكربون الذي تم تخزينه في أعماق المحيط من العودة إلى الغلاف الجوي.

يوضح جوتجار: “يرتبط توسيع AABW بعدة عمليات”. “لقد أدى الاحترار حول القارة القطبية الجنوبية إلى انخفاض الغطاء الجليدي البحري، مما أدى إلى دخول المزيد من المياه الذائبة إلى المحيط الجنوبي. وكانت مياه قاع القطب الجنوبي التي تشكلت خلال هذه الفترة المناخية الانتقالية أقل كثافة بسبب انخفاض الملوحة. وقد تمكنت هذه المياه الجليدية المتأخرة من الانتشار بشكل أكبر عبر المحيط الجنوبي، مما أدى إلى زعزعة استقرار بنية الكتلة المائية الحالية وتعزيز التبادلات بين المياه العميقة والسطحية.”

حتى الآن، افترضت العديد من الدراسات أن التغيرات في شمال المحيط الأطلسي، بما في ذلك تشكيل المياه العميقة لشمال الأطلسي (NADW)، كانت الدافع المهيمن وراء التحولات في دوران المياه العميقة في جنوب المحيط الأطلسي. ومع ذلك، تشير البيانات الجديدة إلى أن التأثيرات الشمالية كانت محدودة أكثر مما كان يعتقد سابقًا. وبدلاً من ذلك، يُعتقد أن إزاحة كتلة من المياه العميقة الجليدية الغنية بالكربون من خلال المياه السفلية المتكونة حديثًا في القطب الجنوبي لعبت دورًا رئيسيًا في ارتفاع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.₂ في نهاية العصر الجليدي الأخير.

تخزين حرارة المحيط الجنوبي وفقدان الجليد في القطب الجنوبي

يقول جوتجار: “إن المقارنات مع الماضي دائمًا ما تكون غير مثالية، ولكن الأمر يتعلق في النهاية بكمية الطاقة الموجودة في النظام. إذا فهمنا كيف استجابت المحيطات لارتفاع درجة الحرارة في الماضي، يمكننا أن نفهم بشكل أفضل ما يحدث اليوم مع استمرار ذوبان الجروف الجليدية في القطب الجنوبي”.

نظرًا لحجمه وحده، يلعب المحيط الجنوبي دورًا مهمًا في تنظيم مناخ الأرض. على مدى العقود الخمسة الماضية، ارتفعت درجة حرارة المياه التي يزيد عمقها عن 1000 متر حول القارة القطبية الجنوبية بشكل أسرع بكثير من معظم الأجزاء الأخرى من المحيط العالمي. ومن أجل فهم كيف تؤثر هذه التغيرات على قدرة المحيطات على امتصاص وإطلاق ثاني أكسيد الكربون، فلابد من مراقبة العمليات الفيزيائية والبيوجيوكيميائية على مدى فترات طويلة ودمجها في النماذج المناخية.

يقول جوتجار: “أريد أن أفهم المحيط الحديث بشكل صحيح من أجل تفسير إشارات الماضي”. “إذا تمكنا من تتبع كيفية تغير المياه السفلية في القطب الجنوبي على مدى آلاف السنين القليلة الماضية، فيمكننا تقييم مدى السرعة التي قد تستمر بها الطبقة الجليدية في القطب الجنوبي في فقدان كتلتها في المستقبل.”

ولا غنى عن البيانات المناخية القديمة التي تم الحصول عليها من قلب الرواسب لهذا الغرض، حيث تقدم نظرة ثاقبة للمناخات الماضية التي كانت أكثر دفئا من اليوم وتساعد على تحسين توقعات تغير المناخ في المستقبل.

المرجع: “توسع المياه القاعية في القطب الجنوبي بسبب ارتفاع درجة حرارة القطب الجنوبي في الانحسار الجليدي الأخير” بقلم هوانغ هوانغ، وماركوس جوتجار، ويوانيانغ هو، وفريرك بوبلماير، وجيرهارد كون، ويورج ليبولد، وتوماس أ. 2025, علوم الأرض الطبيعية.
دوى: 10.1038/s41561-025-01853-7

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.