یخ‌های گرینلند می‌گویند: سرما از آسمان نیامد، از زمین برخاست

در اعماق لایه‌های یخی گرینلند، نشانه‌ی شیمیایی عجیب و گیج‌کننده‌ای کشف شده است که بحث‌های داغ علمی را برانگیخته.

کد خبر: ۸۸۷۱۹۷

تاریخ: ۰۶ مهر ۱۴۰۴ - ۲۳:۴۳

به گزارش انتخاب و به نقل از  sciencealert؛ دانشمندان در یک مغزه‌ی یخی (استوانه‌ای از یخ که با حفاری از یخچال‌ها بیرون کشیده می‌شود) افزایش چشمگیری در غلظت پلاتین یافتند که قدمت آن به حدود ۱۲٬۸۰۰ سال پیش بازمی‌گردد. این یافته ابتدا فرضیه‌ای را تقویت کرد که زمین در آن زمان با برخورد یک شهاب‌سنگ یا دنباله‌دار غیرمعمول روبه‌رو شده است.

اما پژوهش تازه‌ی ما توضیح بسیار ساده‌تری ارائه می‌دهد: این امضای پلاتینیوم مرموز ممکن است نه از فضا، بلکه از یک فوران آتشفشانی شکافی در ایسلند سرچشمه گرفته باشد.

چرا زمان‌بندی مهم است؟

این جهش پلاتینی درست در آغاز آخرین دوره‌ی سرمای شدید زمین رخ داده است؛ رویدادی که با نام یونگر دریاس (Younger Dryas) شناخته می‌شود. این دوره از حدود ۱۲٬۸۷۰ تا ۱۱٬۷۰۰ سال پیش ادامه داشت و دمای هوا در نیمکره‌ی شمالی به‌شدت سقوط کرد.

نکته‌ی مهم این است که این سرما درست زمانی روی داد که سیاره در حال خروج از عصر یخبندان پیشین و گرم‌تر شدن بود. درک عامل این بازگشت ناگهانی به سرما می‌تواند به ما کمک کند آینده‌ی تغییرات اقلیمی زمین را بهتر پیش‌بینی کنیم.

پیشنهاد ما این است که این دوره‌ی یخبندان نه بر اثر برخورد شهاب‌سنگ، بلکه ناشی از فوران عظیم یک آتشفشان در آلمان یا حتی فوران آتشفشانی ناشناخته بوده است.

معمای اقلیمی

داده‌های مغزه‌های یخی نشان می‌دهد که در طول یونگر دریاس، دما در گرینلند بیش از ۱۵ درجه‌ی سانتی‌گراد سردتر از امروز شد. اروپا دوباره شرایطی شبیه عصر یخبندان را تجربه کرد؛ جنگل‌های تازه‌روییده جای خود را به توندرا دادند و کمربند بارشی مناطق استوایی به سمت جنوب جابه‌جا شد.

توضیح رایج این پدیده، ورود حجم عظیمی از آب شیرین ناشی از ذوب یخچال‌های آمریکای شمالی به اقیانوس اطلس است. این جریان آب شیرین گردش اقیانوسی را مختل کرده و به تغییر دما منجر شده است.

اما برخی پژوهشگران سناریوی دیگری مطرح کردند: برخورد یک شهاب‌سنگ یا دنباله‌دار با آمریکای شمالی.

در سال ۲۰۱۳، تیمی از پژوهشگران در پروژه‌ی GISP2 غلظت غیرعادی پلاتین را در مغزه‌های یخی گرینلند کشف کردند. نسبت پلاتین به ایریدیوم نیز غیرعادی بود، زیرا سنگ‌های فضایی معمولاً سرشار از ایریدیوم هستند، اما در اینجا خبری از آن نبود. به‌عبارتی، این امضای شیمیایی نه به شهاب‌سنگ‌ها شباهت داشت و نه به سنگ‌های آتشفشانی شناخته‌شده.

نویسندگان آن مطالعه‌ی اولیه پیشنهاد کردند که شاید این اثر ناشی از برخورد یک شهاب‌سنگ آهنی غیرمعمول بوده باشد.

مقاله‌ی دیگری فرضیه‌ی متفاوتی مطرح کرد: این اثر ممکن است به فوران آتشفشان لاخر زِه (Laacher See) در آلمان مربوط باشد که هم‌زمانی نسبی و شیمی خاصی داشت.

آزمایش روی آتشفشان آلمان

برای بررسی این ایده، ما ۱۷ نمونه از سنگ‌های آتشفشانی (پومیس) برجای‌مانده از فوران لاخر زه جمع‌آوری و تحلیل کردیم. پلاتین، ایریدیوم و عناصر کمیاب دیگر در آن‌ها اندازه‌گیری شد تا یک «اثر انگشت شیمیایی» ایجاد کنیم.

نتایج روشن بود: پومیس‌های لاخر زه تقریباً هیچ پلاتینیوم نداشتند؛ غلظت‌ها کمتر از حد قابل‌تشخیص بودند. حتی اگر بخشی از پلاتین هنگام فوران وارد جو شده باشد، باز هم این آتشفشان نمی‌تواند منبع جهش پلاتینی گرینلند باشد.

علاوه بر این، با بازنگری دقیق‌تر در زمان‌بندی، مشخص شد که جهش پلاتینی حدود ۴۵ سال پس از آغاز یونگر دریاس رخ داده است؛ بنابراین نمی‌توانسته آغازگر آن سرمای ناگهانی باشد.

نکته‌ی جالب این بود که افزایش پلاتینیوم ۱۴ سال ادامه داشت؛ چیزی که بیشتر با یک فرآیند طولانی‌مدت، مانند فوران آتشفشانی، سازگار است تا یک برخورد آنی شهاب‌سنگ.

ردپای آتشفشان‌های ایسلند

وقتی امضای شیمیایی مغزه‌ی یخی را با نمونه‌های زمین‌شناسی مختلف مقایسه کردیم، نزدیک‌ترین شباهت را با چگالش گازهای آتشفشانی یافتیم، به‌ویژه در آتشفشان‌های زیرآبی.

آتشفشان‌های ایسلند می‌توانند فوران‌های شکافی داشته باشند که سال‌ها یا حتی دهه‌ها ادامه یابد؛ درست مثل مدت‌زمان جهش پلاتینیوم در مغزه‌های یخی. در دوره‌ی ذوب یخچال‌ها که فشار پوسته کاهش یافت، فعالیت آتشفشانی ایسلند به‌شدت افزایش پیدا کرد.

فوران‌های زیرآبی یا زیر‌یخی، به دلیل تماس با آب، ترکیب‌های شیمیایی متفاوتی تولید می‌کنند: آب دریا می‌تواند ترکیبات گوگردی را جدا کند و هم‌زمان غلظت عناصری مثل پلاتین را افزایش دهد. این گازهای غنی از پلاتین سپس به گرینلند منتقل و در یخ رسوب کرده‌اند.

پژوهش‌های اخیر درباره‌ی فوران‌های تاریخی ایسلند از این ایده پشتیبانی می‌کند:

• فوران کاتلا در قرن هشتم جهش ۱۲ ساله‌ای در فلزات سنگین (مثل بیسموت و تالیم) در یخ‌های گرینلند ایجاد کرد.

• فوران اِلدگیا در قرن دهم جهش کادمیم در یخچال‌ها بر جای گذاشت.

اگرچه در این مطالعات پلاتین اندازه‌گیری نشده بود، اما نشان می‌دهد آتشفشان‌های ایسلند بارها فلزات سنگین را به یخ‌های گرینلند رسانده‌اند.

اسلحه‌ی دودآلود؟

به دلیل اختلاف زمانی، جهش پلاتینیوم نمی‌تواند آغازگر یونگر دریاس بوده باشد. اما تحقیقات ما نتایج پیشین را تأیید می‌کند که نشان داده‌اند در همان آغاز سرمای ناگهانی، جهش عظیمی از سولفات آتشفشانی در مغزه‌های یخی وجود داشته است.

این فوران – چه از لاخر زه و چه از آتشفشانی ناشناخته – آن‌قدر گوگرد به جو تزریق کرده که با بزرگ‌ترین فوران‌های ثبت‌شده در تاریخ برابری می‌کند.

چنین فوران‌هایی می‌توانند با بازتاب نور خورشید باعث خنک‌شدن زمین شوند و سپس مجموعه‌ای از بازخوردهای مثبت، مانند گسترش یخ دریا، تغییر الگوهای باد و اختلال در جریان‌های اقیانوسی را به‌راه بیندازند.

یعنی زمین در وضعیتی حساس میان عصر یخبندان و دوره‌ی میان‌یخبندان بود و همین فشار آتشفشانی کافی بود تا سامانه‌ی اقلیم دوباره به‌سوی سرما متمایل شود.

البته باید توجه داشت که پژوهش ما فقط روی جهش پلاتینیوم تمرکز داشت و شواهد دیگر – مانند کرویول‌های ذوب‌شده یا لایه‌های تیره‌ی اسرارآمیز در خاک – را در نظر نگرفت.

با این حال، بر اساس تحلیل ما از داده‌های جدید و پیشین، توضیحی که همه‌چیز را بهتر توجیه می‌کند، یک فوران آتشفشانی عظیم در نیمکره‌ی شمالی است.

درس‌هایی برای آینده

شناختن محرک‌های اقلیمی گذشته، برای درک آنچه پیش رو داریم حیاتی است. احتمال برخورد شهاب‌سنگ یا فوران عظیم آتشفشانی در هر سال کم است، اما وقوع چنین رویدادهایی در بلندمدت تقریباً قطعی است.

بنابراین، دانستن اینکه اقلیم زمین در گذشته چگونه واکنش نشان داده، برای آماده‌شدن در برابر پیامدهای رویدادهای بزرگ آینده ضروری است.