عثر العلماء للتو على طبقة مياه جوفية شاسعة من مياه البحر القديمة أسفل القارة القطبية الجنوبية

كلوي جوستافسون وميغان سيفرت في Whillans Ice Stream. (كيري كي / مرصد لامونت دوهرتي للأرض / جامعة كولومبيا)

اكتشف العلماء تحت تيار جليدي سريع التدفق في غرب القارة القطبية الجنوبية طبقة مياه جوفية شاسعة ممتلئة بمياه البحر والتي من المحتمل أن تكون محبوسة هناك لآلاف السنين.

هذه هي المرة الأولى التي يكتشف فيها العلماء وجود مياه جوفية تحت مجرى جليدي في أنتاركتيكا ، والاكتشاف يمكن أن يعيد تشكيل فهمنا لكيفية تفاعل القارة المتجمدة تغير المناخ وما أنواع الكائنات الحية الغامضة الكامنة تحت الأرفف الجليدية العديدة.

قال كلوي دي جوستافسون ، المؤلف الرئيسي لدراسة جديدة حول طبقة المياه الجوفية المدفونة ، والذي كان سابقًا في الجيوفيزياء في جامعة كولومبيا لامونت دوهرتي إيرث المرصد ومقره الآن في معهد سكريبس لعلوم المحيطات بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو.

تبلغ سماكة 'الإسفنج' الذي نلاحظه ما بين نصف كيلومتر وحوالي كيلومترين [0.3 إلى 1.2 ميل] ، لذا فهو عميق جدًا '.

وصفت جوستافسون وزملاؤها الحجم الكبير طبقة المياه الجوفية في تقرير نشر يوم الخميس (5 مايو) في المجلة علوم . تقع طبقة المياه الجوفية تحت نفس مجرى الجليد مثل بحيرة تحت جليدية تسمى بحيرة ويلانز ، والتي تقع على عمق ضحل ، حوالي 2625 قدمًا (800 متر) تحت الجليد.

قالت ويني تشو ، عالمة الجيوفيزياء الجليدية في كلية علوم الأرض والغلاف الجوي التابعة لمعهد جورجيا للتكنولوجيا ، والتي لم تشارك في الدراسة: 'بالنسبة لي ، النتيجة الأكثر إثارة للدهشة هي الحجم الهائل للمياه الموجودة داخل طبقة المياه الجوفية'.

قدر المؤلفون أن طبقة المياه الجوفية الهائلة تحتوي على أكثر من 10 أضعاف حجم المياه الموجودة في النظام الضحل للبحيرات والأنهار الموجودة في قاعدة الجرف الجليدي. يشمل هذا النظام الضحل بحيرة ويلانز ، التي تبلغ مساحتها 20 ميلاً مربعًا (60 كيلومترًا مربعًا) ويبلغ عمقها حوالي 7 أقدام (2.1 مترًا).

متعلق ب: اكتشف تنوع لا يمكن تصوره للحياة تحت الجرف الجليدي في القطب الجنوبي

'ان التصوير بالرنين المغناطيسي من الارض'

قال تشو إن العلماء توقعوا منذ فترة طويلة أن طبقات المياه الجوفية الضخمة قد تكون مخبأة تحت جليد القارة القطبية الجنوبية ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن تيارات الجليد والأنهار الجليدية في القارة تنزلق فوق طبقة من الرواسب النفاذة التي يجب أن تكون المياه قادرة على اختراقها.

ومع ذلك ، حتى الآن ، منعت القيود التكنولوجية الباحثين من جمع الأدلة المباشرة لمثل هذه النظم الهيدرولوجية العميقة ، أي الأنظمة المكونة من المياه ، كما أوضحت. بدلاً من ذلك ، ركز البحث على البحيرات والأنهار الضحلة نسبيًا الموجودة عند أو بالقرب من قاعدة الأنهار الجليدية والرفوف الجليدية.

للتجول وراء هذه الأنظمة الضحلة في الأعماق المخفية أدناه ، استخدمت جوستافسون وزملاؤها تقنية تسمى 'التصوير المغناطيسي للمغناطيس'. أخذوا قياسات من تيار ويلانز الجليدي في غرب أنتاركتيكا ، وهو حزام جليدي متحرك يبلغ سمكه حوالي 0.5 ميل (0.8 كيلومتر) ويتحرك حوالي 6 أقدام (1.8 متر) يوميًا في تدفقاته نحو روس الجليدي القريب.

يعتمد التصوير المغنطيسي على الكهرومغناطيسي الحقول التي تولدها الرياح الشمسية تتفاعل مع الأرض الأيونوسفير - طبقة كثيفة من الجزيئات والجسيمات المشحونة كهربائيًا في الغلاف الجوي العلوي.

عندما تضرب الرياح الشمسية طبقة الأيونوسفير ، فإنها تثير الجسيمات داخلها وتولد مجالات كهرومغناطيسية متحركة تخترق سطح الأرض. هذه الحقول المتحركة تحفز الحقول الثانوية في الجليد والثلج والرواسب ، وهذه الحقول الثانوية هي التي تقيسها الأدوات المغناطيسية. قام الفريق بدفن هذه الأدوات في حفر ضحلة في الثلج وجمع البيانات من حوالي أربعين موقعًا مختلفًا على تيار الجليد.

قال جوستافسون: 'هذه الحقول الثانوية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالجيولوجيا والهيدرولوجيا ، على وجه التحديد' ، مما يعني أن الجليد يبدو مختلفًا تمامًا عن الرواسب ، والمياه المالحة تبدو مختلفة عن المياه العذبة ، وما إلى ذلك.

وقالت: 'هذا يشبه أخذ التصوير بالرنين المغناطيسي للأرض ، وتأتي إشارتنا للتو من تفاعل الشمس مع المجال المغناطيسي للأرض'.

متعلق ب: تجنب جبل جليدي ضخم التصادم بصعوبة مع الجرف الجليدي في القطب الجنوبي

كانت فرق أخرى من العلماء قد استخدمت هذا التصوير بالرنين المغناطيسي الضخم في أنتاركتيكا من قبل لفحص قشرة الأرض والغطاء العلوي. بدأت هذه الدراسات في وقت مبكر من التسعينيات ، وفقًا لمراجعة أجريت عام 2019 في المجلة المسوحات في الجيوفيزياء .

وبدلاً من ذلك ، أخذ فريق جوستافسون قياسات من عمق ضحل ، يمتد من قاعدة التيار إلى حوالي 3 أميال (5 كم) أسفل. اكتشفوا هناك إسفنجًا سميكًا من الرواسب بمياه بحر مالحة بشكل لا يصدق في أعمق أعماقها ومياه عذبة بالقرب من أضعف جزء منها ، حيث اقترب الإسفنج من مجرى الجليد.

قال جوستافسون إن هذا التدرج يشير إلى أن الأنظمة الضحلة تحت الجليدية ترتبط بطبقة المياه الجوفية العميقة الجذور ، وأن كلاهما من المحتمل أن يؤثر على تدفق الجليد أعلاه.

في الوقت الحالي ، ليس من الواضح ما إذا كان الخزان الجوفي يمكنه تبادل المياه من وقت لآخر مع الهيدرولوجيا تحت الجليدية أم أنه نقل في اتجاه واحد ، حيث تتدفق المياه من تيار الجليد إلى أسفل ثم تظل مخزنة في طبقة المياه الجوفية بالنسبة للبعض. قال تشو.

اعتمادًا على السيناريو ، قد يقوم الخزان الجوفي بتشحيم تيار الجليد عن طريق حقن الماء بشكل دوري في النظام تحت الجليدي أو قد يقوم بإزالة الماء من النظام ؛ وأضاف تشو أن كلتا الديناميكيتين ستؤثران على تدفق تيار الجليد أعلاه.

وقال جوستافسون إن تبادل المياه بين النظام العميق والنظام الضحل يمكن أن يؤثر أيضًا على أنواع الحياة الميكروبية التي تنمو تحت مجرى الجليد وكيف تعيش هذه الكائنات الدقيقة. ذلك لأن تدفق المياه السائلة عبر طبقة المياه الجوفية والبحيرات والأنهار المترابطة أعلاه يدفع تدفق العناصر الغذائية عبر النظام البيئي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تدرج المياه المالحة إلى المياه العذبة يشكل نوعًا ما الميكروبات يمكن أن يعيش في كل بيئة.

متعلق ب: الميكروبات التي تتغذى على الصخور المسحوقة تزدهر في بحيرات القارة القطبية الجنوبية المغطاة بالجليد

فيما يتعلق بالمياه الأكثر ملوحة في أعماق طبقة المياه الجوفية ، افترض المؤلفون أن المياه تتدفق على الأرجح من المحيط إلى نظام المياه الجوفية منذ حوالي 5000 إلى 7000 عام ، خلال فترة دافئة في منتصف الهولوسين العصر عندما كان الغطاء الجليدي في غرب أنتاركتيكا في حالة تراجع.

بعد ذلك ، 'مع تقدم الغطاء الجليدي ، أدى وجود الجليد السميك إلى قطع وصول المحيط إلى القاع ، وتم إغلاق مياه البحر المتبقية كمياه جوفية تحت مجرى ويلانز الجليدي ،' كتب تشو في تعليق الدراسة ، تم نشره أيضًا في 5 مايو في Science.

يعتبر الخزان الجوفي تحت مجرى ويلانز الجليدي أول ما يتم اكتشافه ، لكن فريق البحث يشتبه في أن مثل هذه الأنظمة الهيدرولوجية تقع تحت جميع التيارات الجليدية في القارة القطبية الجنوبية ، وهي في انتظار اكتشافها. وقال جوستافسون إن أنظمة المياه الجوفية هذه 'تمتد على الأرجح مئات الكيلومترات إلى داخل الصفيحة الجليدية'. ستكون الخطوة التالية هي جمع الأدلة على مثل هذه الأنظمة في أماكن أخرى من القارة ومقارنة ما وجدوه في ويلانز بمناطق أخرى.

على وجه الخصوص ، كيف يمكن أن يكون الخزان الجوفي تحت نهر ثويتس الجليدي سريع التقلص - والمعروف أيضًا باسم ' نهر دومزداي الجليدي '- تختلف عن تلك الموجودة تحت Whillans ، وكيف تؤثر هذه الأنظمة العميقة على تدفق وذوبان الجليد أعلاه؟ قال جوستافسون إن النماذج الحالية لتدفق الجليد لا تأخذ في الاعتبار طبقات المياه الجوفية ، لذا سيكون هذا مجالًا مثيرًا للبحث في المستقبل.

لا يزال هناك الكثير الذي نحتاج إلى معرفته حول الترابط بين هيدرولوجيا المياه الجوفية وبقية هيدرولوجيا الصفيحة الجليدية قبل أن نتمكن من قول أي شيء ملموس حول كيفية تغيير هيدرولوجيا المياه الجوفية لتأثيرات تغير المناخ قال تشو.

محتوى ذو صلة:

يمكن أن ينهار نصف الرفوف الجليدية في القطب الجنوبي في لمح البصر ، وذلك بفضل الاحترار

قد يكون الانهيار المفاجئ للجرف الجليدي في القطب الجنوبي علامة على أشياء مقبلة

صدع عملاق يحرر جبل جليدي هائل في القارة القطبية الجنوبية

تم نشر هذه المقالة في الأصل من قبل العلوم الحية . اقرأ المقال الأصلي هنا .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.