الفقد السريع لأشعة الشمس يمكن أن يطلق العنان لأحداث كرة الثلج على الأرض في الماضي

ليست كل العصور الجليدية بنفس القدر من الوحشية. في أكثر أحداث التجلد تطرفًا المعروفة للعلم ، يمتد الجليد من المناطق القطبية للأرض ويمتد على طول الطريق إلى خطوط العرض المنخفضة ، مما يعيد تشكيل وجه الكوكب حرفيًا.

يمكن العثور على أدلة على مثل هذه التحولات الملحمية في السجل الجيولوجي ، وآخرها في التجمعات الجليدية الهائلة خلال العصر الجليدي. الفترة المبردة . يعتقد العلماء أن أحداث التبريد الشديد هذه لها تداعيات وانتشار عالمي محتمل: تسمى هذه الظاهرة'كرة الثلج الأرض'.

ولكن ما يمكن أن يطلق العنان لمثل هذا على وجه الأرض برد قارس مدمر أن معظم - أو كل - كوكبنا سينتهي به المطاف مغلفًا في كرة متجمدة من الجليد والثلج؟ بينما لا تزال المحفزات الدقيقة غير معروفة ، اكتشف الباحثون الآن تفسيرًا نظريًا جديدًا لكيفية حدوث مثل هذا الشيء.

'هناك الكثير من الأفكار حول سبب حدوث هذه الكتل الجليدية العالمية ، لكنها جميعًا تتلخص في بعض التعديلات الضمنية للإشعاع الشمسي القادم ،' يقول الباحث في علوم الكواكب قسطنطين أرنسشيدت من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

'لكن بشكل عام تمت دراستها في سياق عبور العتبة.'

بعبارة أخرى ، التفسير التقليدي لكيفية حدوث كرة الثلج الأرضية هو أنه ، في نوع من إلقاء الظل الكارثي ، ستصل كمية أقل من ضوء الشمس إلى سطح الكوكب ، مما يؤدي إلى برودة الأرض التي تستمر في التجمد.

تفسير افتراضي آخر ، يتعلق بدورة الكربون ، سيكون عكس أزمة الاحتباس الحراري التي تواجه الأرض الآن: ماذا لو كان لدى كوكبنا القليل جدًا من ثاني أكسيد الكربون الذي يحتجز الحرارة في الغلاف الجوي لدرجة أننا فقدنا مناخ الأرض المعتدل تمامًا ، مع دفئه. الانجراف في الفضاء؟

'على الرغم من استمرار الجدل حول المحفزات المحددة للتجمعات الجليدية في خطوط العرض المنخفضة في الماضي الجيولوجي للأرض ، إلا أن هناك فهمًا عامًا بأن التجلد يبدأ عندما تتجاوز التغيرات في التدفقات الإشعاعية أو في تدفقات ثاني أكسيد الكربون عتبة حرجة ،' ، الجيوفيزيائي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا دانيال روثمان ، شرح في ورقة جديدة .

في حين أن النظرية ركزت على مثل هذه العتبات الحرجة من قبل ، فقد توصل الباحثون إلى وسيلة جديدة للتفكير في سلائف Snowball Earth: ماذا لو لم تكن عتبة حرجة تم الوفاء بها (من حيث انخفاض الإشعاع الشمسي ، على سبيل المثال) ، لكن معدل التغيير الحرج الذي تم الوصول إليه؟

في النمذجة الجديدة ، قام الباحثون بمحاكاة النظم الديناميكية للأرض في سيناريوهات التجلد - بشكل رئيسي التفاعل بين ردود الفعل البياض الجليدية ودورة كربونات سيليكات.

السابق هو مثال على ردود الفعل الإيجابية. عندما تصبح الأرض أكثر جليدًا وتقترب من Snowball Earth ، فإن طبقة الجليد والثلج المتجمدة في نهاية المطاف تعكس المزيد من ضوء الشمس بعيدًا عن الكوكب ، مما يؤدي بدوره إلى تسريع تأثيرات التبريد الجارية بالفعل.

ومع ذلك ، عندما تصبح الأرض أكثر جليدًا ، تتعطل دورة الكربونات - السيليكات المعتادة. مع صخور الأرض محكمة الغلق تحت الجليد ، تكون أقل قدرة على امتصاص الكربون الجوي ، لذا فهي تلتصق بالهواء وتحبس الحرارة. لهذا السبب - على مسافة الأرض من الشمس ، على أي حال - لن يعلق كوكبنا نظريًا في حالة كرة الثلج الأرضية الدائمة ، على الرغم من استمرار ردود الفعل البياض الجليدية.

مع تضمين هذه الأنواع من العوامل في نماذجهم ، قام الباحثون بفحص ما إذا كان الانقلاب الناجم عن المعدل قد يؤدي إلى حدوث حدث Snowball Earth. في الظروف المناسبة ، فعلت.

في عمليات المحاكاة ، وجد Arnscheidt و Rothman أنه إذا انخفض الإشعاع الشمسي بسرعة كافية لفترة كافية ، فقد يكون هذا بحد ذاته كافيًا لإطلاق كرة الثلج Earth - وكل ما قد يتطلبه الأمر سيكون حوالي 2 في المائة من ضوء الشمس يصل إلى السطح مقابل 10000 سنوات ، و يقدر الباحثون .

في المخطط الكبير للأشياء (اقرأ: يبلغ عمر الأرض حوالي 4.5 مليار سنة) ، هذا ليس طويلاً جدًا. ولكن ما الذي يمكن أن يخفي الأرض عن الشمس بهذه الطريقة ، لمدة 10000 عام على امتداد؟

لا أحد يعرف حقًا على وجه اليقين ، لكن من المعقول أن شيئًا ما مثل الشتاء البركاني على نطاق الكوكب الذي أطلقه العنان للانفجارات البركانية قد يغيب غلافنا الجوي بدرجة كافية. بدلاً من ذلك ، يمكن لظاهرة بيولوجية ما في الماضي القديم للأرض ، مثل زيادة الطحالب المنتجة للرطوبة ، أن تولد سحبًا من التكثيف الذي قد يؤدي في النهاية إلى تجميدها وكل شيء آخر في طي النسيان.

بالطبع ، كل هذه الأفكار رائعة هناك. لكن هذا لا يعني أننا لا ينبغي أن نبحث عما قد يكون قد جعل Snowball Earth يتأرجح ، أو استكشاف مدى السرعة التي قد يكون بها هذا التاريخ القديم الجليدي.

يقول الباحثون ، خاصة بالنظر إلى أننا نسارع الآن بسرعة كبيرة في الاتجاه المعاكس.

'يعلمنا أنه يجب علينا أن نكون حذرين من السرعة التي نعدل بها مناخ الأرض ، وليس فقط حجم التغيير ،' Arnscheidt يقول .

'يمكن أن تكون هناك نقاط تحول أخرى من هذا القبيل التي يسببها المعدل والتي قد تكون ناجمة عن الاحترار البشري المنشأ.'

تم الإبلاغ عن النتائج في وقائع الجمعية الملكية أ .