اكتشف العلماء أنماطًا غامضة على قاع الجرف الجليدي

تصور للجانب السفلي من Dotson Ice Shelf يظهر مناطق ذوبان غامضة على شكل قطرة دمعة. (الائتمان: فيليب ستيدت / جامعة جوتنبرج)

باستخدام المركبة المستقلة تحت الماء (AUV) التي ركضت تحت جليد يبلغ سمكه 350 مترًا، أنشأ فريق دولي من الباحثين أول خرائط تفصيلية للجانب السفلي من نهر جليدي، وكشفوا عن أدلة حول ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل.

تم تنفيذ هذه المهمة كجزء من التعاون الدولي لنهر ثويتس الجليدي (ITGC)، وهي مهمة مشتركة بين الولايات المتحدة والمملكة المتحدة مدتها خمس سنوات بقيمة 50 مليون دولار لمعرفة المزيد عن نهر ثويتس الجليدي وماضيه وما قد يحمله المستقبل.

تمت برمجة AUV Ran للغوص في تجويف الجرف الجليدي Dotson في غرب القارة القطبية الجنوبية ومسح الجليد فوقه باستخدام السونار المتقدم. لمدة 27 يومًا، سافرت الغواصة غير المأهولة لمسافة تزيد عن 1000 كيلومتر ذهابًا وإيابًا تحت النهر الجليدي، ووصلت إلى 17 كيلومترًا داخل التجويف الذي يطفو فوقه الجرف الجليدي.

وتم تنفيذ الرحلة الاستكشافية في مناطق الجليد المنجرف في غرب القارة القطبية الجنوبية في عام 2022. وفي زيارة العودة في عام 2024، اختفت ران دون أثر تحت الجليد. (الصورة: فيليب ستيت)

في ورقة علمية جديدة في Science Advances ، أبلغ الباحثون عن نتائج هذا الاستطلاع الفريد. لقد عرف العلماء بالفعل أن الأنهار الجليدية تذوب بشكل أسرع عندما تؤدي التيارات القوية تحت الماء إلى تآكل قاعدتها. وباستخدام الغواصة، تمكن العلماء من قياس التيارات الموجودة أسفل النهر الجليدي لأول مرة وإثبات سبب ذوبان الجزء الغربي من Dotson Ice Shelf بسرعة كبيرة. ووجدوا أيضًا أدلة على ذوبان مرتفع جدًا عند الكسور العمودية التي تمتد عبر النهر الجليدي.

ورأى الباحثون أيضًا أنماطًا جديدة على قاعدة النهر الجليدي تثير التساؤلات. على سبيل المثال، القاعدة ليست ناعمة، ولكنها تحتوي على قمة ووادي من الجليد مع هضاب وتكوينات تشبه الكثبان الرملية. ويفترض الباحثون أن هذه ربما تشكلت عن طريق تدفق المياه تحت تأثير دوران الأرض.

تمت برمجة المركبة المستقلة تحت الماء Ran لأداء مهام تحت الجرف الجليدي. وتم استخدام سونار متعدد الحزم متطور لرسم خريطة لقاعدة الجليد على مسافة حوالي 50 مترًا. (الرسم التوضيحي: آنا واهلين/ مؤسسة التقدم العلمي)

وقالت المؤلفة الرئيسية آنا والين، أستاذة علم المحيطات بجامعة جوتنبرج: "لقد استخدمنا سابقًا بيانات الأقمار الصناعية والعينات الجليدية لمراقبة كيفية تغير الرفوف الجليدية بمرور الوقت. ومن خلال توجيه الغواصة إلى داخل التجويف، تمكنا من الحصول على خرائط عالية الدقة للجانب السفلي من الجليد. إنه يشبه إلى حد ما رؤية الجزء الخلفي من القمر لأول مرة.

وقالت كارين ألي، عالمة الجليد من جامعة مانيتوبا والمؤلفة المشاركة في هذه الدراسة متعددة التخصصات: "إن الخرائط التي أنتجتها ران تمثل تقدمًا هائلاً في فهمنا للأرفف الجليدية في القارة القطبية الجنوبية. لقد كانت لدينا تلميحات حول مدى تعقيد قواعد الجرف الجليدي، لكن ران كشف عن صورة أكثر شمولاً واكتمالًا من أي وقت مضى.

لا تستطيع النماذج الحالية تفسير الأنماط المكتشفة، ويدرك العلماء الآن أن هناك ثروة من العمليات المتبقية لاكتشافها في البعثات البحثية المستقبلية تحت الأنهار الجليدية.

وقال روب لارتر، عالم الجيوفيزياء البحرية في هيئة المسح البريطانية لأنتاركتيكا، والمؤلف المشارك للورقة البحثية: "إن بيانات السونار التصاعدية من ران مكنت من رسم خرائط أكثر شمولاً وتفصيلاً للجانب السفلي من الجرف الجليدي أكثر من أي وقت مضى". متاح من قبل. وقد قدم هذا رؤى جديدة للتفاعلات بين الجليد والكسور داخله والمياه المتدفقة تحته. يعد ذوبان الأرفف الجليدية القاعدية الناتج عن توغل المياه الدافئة تحتها هو المحرك الرئيسي لفقدان الجليد من الأنهار الجليدية الكبيرة في غرب القارة القطبية الجنوبية، بما في ذلك أنهار جزيرة باين وثويتس الجليدية. ولذلك، فإن الفهم الأفضل لهذه التفاعلات أمر بالغ الأهمية لتحسين التنبؤات بمساهمات القطب الجنوبي في ارتفاع مستوى سطح البحر.

سفينة الأبحاث الأمريكية ناثانيال بي بالمر عند الجبهة الجليدية لنهر ثويتس الجليدي، التقطتها طائرة بدون طيار. (الصورة: أليكس مازور)

تم إجراء العمل الميداني لهذه الدراسة في عام 2022. وفي يناير 2024، عادت المجموعة مع ران إلى Dotson Ice Shelf لتكرار الاستطلاعات، على أمل توثيق التغييرات. لقد تمكنوا فقط من تكرار الغوص مرة واحدة أسفل الجرف الجليدي Dotson قبل أن يختفي Ran دون أن يترك أثراً.

"على الرغم من حصولنا على بيانات قيمة، إلا أننا لم نحصل على كل ما كنا نأمله. أصبحت هذه التطورات العلمية ممكنة بفضل الغواصة الفريدة التي كانت تمتلكها ران. وقال والين: "هذا البحث ضروري لفهم مستقبل الغطاء الجليدي في القارة القطبية الجنوبية، ونأمل أن نتمكن من استبدال ران ومواصلة هذا العمل المهم".

المرجع: "الدوامات والمجارف: تم الكشف عن ذوبان القاعدة الجليدية من خلال صور متعددة الحزم للجرف الجليدي في القطب الجنوبي"، بقلم Wahlin، A.، وآخرون تم نشرهم في Science Advances .