تقدم التربة القديمة من تحت ميل من الجليد تحذيرات للمستقبل

منذ حوالي 400000 عام ، كانت أجزاء كبيرة من جرينلاند خالية من الجليد. تستلقي التندرا الصخرية تحت أشعة الشمس على المرتفعات الشمالية الغربية للجزيرة. تشير الدلائل إلى أن غابة من أشجار التنوب ، تعج بالحشرات ، غطت الجزء الجنوبي من جرينلاند. كان مستوى سطح البحر العالمي أعلى بكثير في ذلك الوقت ، بين 20 و 40 قدمًا فوق مستويات اليوم. في جميع أنحاء العالم ، كانت الأرض التي يعيش فيها اليوم مئات الملايين من الناس مغمورة بالمياه.

لقد عرف العلماء منذ فترة أن الغطاء الجليدي في جرينلاند قد اختفى في الغالب في مرحلة ما خلال المليون سنة الماضية ، ولكن ليس بالضبط متى.

في دراسة جديدة في مجلة Science ، حددنا التاريخ ، باستخدام التربة المجمدة المستخرجة خلال الحرب الباردة من أسفل قسم بسماكة ميل تقريبًا من الغطاء الجليدي في جرينلاند.

التوقيت – منذ حوالي 416000 سنة ، مع ظروف خالية من الجليد إلى حد كبير تدوم حتى 14000 سنة – مهم. في ذلك الوقت ، كانت الأرض وبشرها الأوائل يمرون بواحدة من أطول فترات ما بين الجليدية منذ أن غطت الصفائح الجليدية لأول مرة خطوط العرض العالية قبل 2.5 مليون سنة.

يمكن أن يساعدنا طول هذا الاحترار الطبيعي وحجمه وتأثيراته على فهم الأرض التي يخلقها الإنسان الحديث الآن للمستقبل.

عالم محفوظ تحت الجليد

في يوليو 1966 ، أكمل العلماء الأمريكيون ومهندسو الجيش الأمريكي جهودًا استمرت ست سنوات للتنقيب في الغطاء الجليدي في جرينلاند. تم التنقيب في معسكر القرن ، أحد أكثر القواعد العسكرية غرابة – كان يعمل بالطاقة النووية ويتكون من سلسلة من الأنفاق المحفورة في الغطاء الجليدي في جرينلاند.

كان موقع الحفر في شمال غرب جرينلاند على بعد 138 ميلاً من الساحل وتحته 4560 قدمًا من الجليد. بمجرد وصولهم إلى قاع الجليد ، واصل الفريق حفر 12 قدمًا أخرى في التربة الصخرية المتجمدة أدناه.

في عام 1969 ، كشف تحليل الجيوفيزيائي ويلي دانسجارد عن قلب الجليد من معسكر القرن لأول مرة تفاصيل كيفية تغير مناخ الأرض بشكل كبير على مدى 125000 سنة الماضية. امتدت الفترات الجليدية الباردة عندما تمدد الجليد بسرعة مما أفسح المجال للفترات الجليدية الدافئة عندما ذاب الجليد وارتفع مستوى سطح البحر ، مما أدى إلى إغراق المناطق الساحلية حول العالم.

لما يقرب من 30 عامًا ، لم يول العلماء اهتمامًا كبيرًا للتربة المجمدة التي يبلغ ارتفاعها 12 قدمًا من معسكر القرن. قامت إحدى الدراسات بتحليل الحصى لفهم القاعدة الصخرية تحت الغطاء الجليدي. واقترح آخر بشكل مثير للاهتمام أن التربة المتجمدة حافظت على دليل على أن الوقت كان أكثر دفئًا مما هو عليه اليوم. ولكن مع عدم وجود وسيلة لتأريخ المادة ، فإن قلة من الناس انتبهوا لهذه الدراسات. بحلول التسعينيات ، اختفى قلب التربة المتجمد.

قبل عدة سنوات ، وجد زملاؤنا الدنماركيون التربة المفقودة مدفونة في أعماق ثلاجة كوبنهاجن ، وقمنا بتشكيل فريق دولي لتحليل أرشيف المناخ المتجمد الفريد هذا.

في العينة العليا ، وجدنا نباتات أحفورية محفوظة تمامًا – دليل إيجابي على أن الأرض الواقعة أسفل معسكر القرن كانت خالية من الجليد في وقت ما في الماضي – ولكن متى؟

يؤرخ الصخور القديمة والأغصان والأوساخ

باستخدام عينات مقطوعة من مركز لب الرواسب وتحضيرها وتحليلها في الظلام بحيث تحتفظ المادة بذاكرة دقيقة لآخر تعرض لها لأشعة الشمس ، نعلم الآن أن الغطاء الجليدي الذي يغطي شمال غرب جرينلاند – يبلغ سمكه حوالي ميل واحد اليوم – قد اختفى خلال فترة الدفء الطبيعية الممتدة المعروفة لعلماء المناخ باسم MIS 11 ، ما بين 424000 و 374000 سنة مضت.

لتحديد وقت ذوبان الغطاء الجليدي بشكل أكثر دقة ، استخدم أحدنا ، تامي ريتنور ، تقنية تُعرف باسم التأريخ اللامع.

بمرور الوقت ، تتراكم المعادن الطاقة كعناصر مشعة مثل اليورانيوم والثوريوم والبوتاسيوم وتطلق الإشعاع. كلما طالت فترة دفن الرواسب ، زاد تراكم الإشعاع كإلكترونات محاصرة.

في المختبر ، تقيس الأجهزة المتخصصة أجزاء صغيرة من الطاقة ، تُطلق على شكل ضوء من تلك المعادن. يمكن استخدام هذه الإشارة لحساب المدة التي دفنت فيها الحبوب ، لأن آخر تعرض لأشعة الشمس كان سيطلق الطاقة المحاصرة.

قام مختبر بول بيرمان بجامعة فيرمونت بتأريخ آخر مرة قربت فيها العينة من السطح بطريقة مختلفة ، باستخدام نظائر مشعة نادرة من الألومنيوم والبريليوم.

تتشكل هذه النظائر عندما تصطدم الأشعة الكونية ، الناشئة بعيدًا عن نظامنا الشمسي ، بالصخور على الأرض. لكل نظير نصف عمر مختلف ، مما يعني أنه يتحلل بمعدل مختلف عند دفنه.

من خلال قياس كلا النظيرين في نفس العينة ، تمكن عالم الجيولوجيا الجليدية درو كريست من تحديد أن ذوبان الجليد قد كشف الرواسب على سطح الأرض لمدة تقل عن 14000 عام.

تُظهر نماذج الألواح الجليدية التي يديرها بنيامين كيسلينج ، والتي تدمج الآن معرفتنا الجديدة بأن Camp Century كانت خالية من الجليد منذ 416000 عام ، أن الغطاء الجليدي في جرينلاند يجب أن يكون قد تقلص بشكل كبير في ذلك الوقت.

على الأقل ، تراجعت حافة الجليد عشرات إلى مئات الأميال حول جزء كبير من الجزيرة خلال تلك الفترة. رفعت المياه من ذوبان الجليد مستوى سطح البحر العالمي على الأقل 5 أقدام وربما 20 قدمًا مقارنةً باليوم.

تحذيرات للمستقبل

التربة القديمة المتجمدة من تحت الغطاء الجليدي في جرينلاند تحذر من حدوث مشاكل في المستقبل.

خلال العصر الجليدي MIS 11 ، كانت الأرض دافئة وكانت الصفائح الجليدية مقتصرة على خطوط العرض العالية ، كما هو الحال اليوم. ظلت مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بين 265 و 280 جزءًا في المليون لحوالي 30000 عام. استمر MIS 11 لفترة أطول من معظم الكواكب الجليدية بسبب تأثير شكل مدار الأرض حول الشمس على الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى القطب الشمالي. على مدى هذه الألفيات الثلاثين ، تسبب هذا المستوى من ثاني أكسيد الكربون في ارتفاع درجة حرارة كافية لإذابة الكثير من جليد جرينلاند.

اليوم ، يحتوي غلافنا الجوي على ثاني أكسيد الكربون بمقدار 1.5 مرة أكثر مما كان عليه في MIS 11 ، حوالي 420 جزءًا في المليون ، وهو تركيز يرتفع كل عام. يحبس ثاني أكسيد الكربون الحرارة ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب. الكثير منه في الغلاف الجوي يرفع درجة حرارة الأرض ، كما يرى العالم الآن.

على مدى العقد الماضي ، مع استمرار ارتفاع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، عاش البشر أعلى ثماني سنوات مسجلة أحر. شهد يوليو 2023 أكثر الأسابيع حرارة على الإطلاق ، بناءً على البيانات الأولية. تعمل هذه الحرارة على إذابة الصفائح الجليدية ، ويزيد فقدان الجليد من ارتفاع درجة حرارة الكوكب حيث تمتص الصخور الداكنة ضوء الشمس الذي ينعكس مرة واحدة على الجليد والثلج الأبيض اللامع.

حتى لو توقف الجميع عن حرق الوقود الأحفوري غدًا ، فإن مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ستظل مرتفعة لآلاف إلى عشرات الآلاف من السنين. ذلك لأن ثاني أكسيد الكربون يستغرق وقتًا طويلاً للانتقال إلى التربة والنباتات والمحيط والصخور. نحن نخلق ظروفًا مواتية لفترة طويلة جدًا من الدفء ، تمامًا مثل MIS 11.

ما لم يخفض الناس بشكل كبير تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، فإن الأدلة التي وجدناها على ماضي جرينلاند تشير إلى مستقبل خالٍ من الجليد إلى حد كبير للجزيرة.

كل ما يمكننا القيام به لتقليل انبعاثات الكربون وعزل الكربون الموجود بالفعل في الغلاف الجوي سيزيد من فرص بقاء المزيد من جليد جرينلاند.

البديل هو عالم يمكن أن يبدو إلى حد كبير مثل MIS 11 – أو حتى أكثر تطرفًا: أرض دافئة ، وتقلص الصفائح الجليدية ، وارتفاع مستوى سطح البحر ، والأمواج تتدحرج فوق ميامي ، ومومباي ، والهند ، والبندقية ، بإيطاليا.