قدیمی‌ترین هوای اندازه‌گیری‌شده‌ی زمین در یخ‌های شش‌میلیون‌ساله کشف شد

فرایندی که باعث پیدایش یخ آبی در منطقه‌ی آلن هیلز (Allan Hills) می‌شود، همان پدیده‌ای است که نوارهای آبی‌رنگ در کوه‌های یخی (icebergs) را نیز به وجود می‌آورد.

کد خبر: ۸۹۲۸۰۳

تاریخ: ۱۰ آبان ۱۴۰۴ - ۱۵:۴۸

به گزارش انتخاب و به نقل از  sciencealert؛ نمونه‌هایی از یخ که از اعماق زیر سطح قاره‌ی جنوبگان استخراج شده‌اند، اکنون قدیمی‌ترین نمونه‌های مستقیم از یخ‌های یخچالی و هوای محبوس‌شده در تاریخ زمین به‌شمار می‌آیند.

در منطقه‌ی آلن هیلز، در زیر صدها متر یخ که طی میلیون‌ها سال به‌تدریج انباشته شده است، گروهی از دانشمندان به رهبری «سارا شکلتون» (Sarah Shackleton)، یخ‌شناس مؤسسه‌ی اقیانوس‌شناسی وودز هول (Woods Hole Oceanographic Institution)، موفق شدند نمونه‌هایی از یخ را بازیابی کنند که حدود شش میلیون سال در دل زمین مدفون بوده‌اند.

شکلتون می‌گوید:

«هسته‌های یخ مانند ماشین زمان هستند؛ به ما اجازه می‌دهند گذشته‌ی سیاره‌مان را ببینیم.

یخ‌های آلن هیلز کمک می‌کنند بسیار بیشتر از آنچه تاکنون تصور می‌کردیم به عقب برگردیم.»

یخ به‌عنوان کپسول زمانی زمین

از آنجا که زمین به‌شدت فعال از نظر زمین‌شناسی است، یافتن سوابق دقیق از وضعیت اقلیم گذشته‌ی آن کار دشواری است.

اما قاره‌ی جنوبگان استثناست؛ جایی که برف و یخ پیوسته روی‌هم انباشته می‌شوند و ذرات و هوا را در خود حبس می‌کنند، و در نتیجه «کپسول زمانی» طبیعی از تاریخ اقلیمی زمین می‌سازند.

با بررسی یخ‌های باستانی در هسته‌هایی که به‌صورت عمودی از لایه‌های ضخیم یخ استخراج می‌شود، دانشمندان می‌توانند شرایط محیطی گذشته‌ی زمین را بازسازی کنند — دست‌کم در منطقه‌ی جنوبگان.

در آلن هیلز، تمرکز بالای یخ آبی ارزش ویژه‌ای دارد. این نوع یخ در اثر فشرده‌شدن طولانی‌مدت شکل می‌گیرد؛ فشاری که باعث خروج حباب‌های بزرگ هوا و رشد کریستال‌های یخ می‌شود. در نتیجه، یخ بخش قرمز طیف نور را جذب کرده و ظاهری آبی‌فام پیدا می‌کند.

از آنجا که در آلن هیلز دیگر برف تازه انباشته نمی‌شود (به دلیل فرسایش و تصعید)، یخ‌های قدیمی‌تر نسبت به سایر مناطق جنوبگان، به سطح نزدیک‌ترند.

شکلتون توضیح می‌دهد:

«ما هنوز به‌دنبال درک دقیق شرایطی هستیم که به یخ‌های بسیار قدیمی اجازه می‌دهد در چنین نزدیکی سطح باقی بمانند. احتمالاً ترکیبی از بادهای شدید، سرمای مفرط و توپوگرافی منطقه باعث می‌شود برف تازه مدام کنار برود و یخ تقریباً بی‌حرکت بماند. این ویژگی‌ها آلن هیلز را هم به یکی از بهترین مکان‌ها برای یافتن یخ‌های کهن و هم به یکی از سخت‌ترین مناطق برای کار میدانی تبدیل کرده است.»

یخ بدون حباب‌های قابل مشاهده، اما با هوای فشرده‌ی شش‌میلیون‌ساله

اگرچه این یخ‌ها حباب‌های هوای قابل مشاهده ندارند، اما درون ساختار بلوری‌شان دارای جیب‌های میکروسکوپی از هوای فشرده‌اند — فضاهایی بسیار کوچک که ترکیب گازی جوّ زمین در زمان‌های بسیار دور را حفظ کرده‌اند.

در پروژه‌ی COLDEX که توسط بنیاد ملی علوم آمریکا (NSF) پشتیبانی می‌شود، سه هسته‌ی یخی از عمق‌های ۱۵۰، ۱۵۹ و ۲۰۶ متری در آلن هیلز حفاری شد. هدف دانشمندان این بود که یخ‌هایی به‌دست آورند که بتوانند اطلاعاتی از دوران پلیوسن (Pliocene) — حدود ۲.۶ میلیون سال پیش — ارائه دهند.

«اد بروک» (Ed Brook)، دیرین‌اقلیم‌شناس و مدیر پروژه‌ی COLDEX در دانشگاه ایالتی اوهایو، می‌گوید:

«می‌دانستیم که یخ این منطقه قدیمی است. ابتدا امیدوار بودیم یخ‌هایی تا سه میلیون سال قدمت پیدا کنیم، اما آنچه کشف کردیم فراتر از انتظار بود.»

کشف یخ مربوط به دوران میوسن

زمانی که دانشمندان نمونه‌ها را با روش ایزوتوپ‌های آرگون مورد سنجش قرار دادند — روشی که امکان تاریخ‌گذاری مستقیم را فراهم می‌کند — دریافتند که عمیق‌ترین هسته‌ی یخی حاوی یخی متعلق به حدود ۶ میلیون سال پیش است، یعنی به انتهای دوران میوسن (Miocene).

نمونه‌های دیگر جوان‌تر بودند و مجموعه‌ای از «عکس‌های لحظه‌ای» از تغییرات اقلیمی زمین بین پایان میوسن و بیشتر دوره‌ی پلیوسن را فراهم کردند.

با تحلیل ایزوتوپ‌های اکسیژن، دانشمندان توانستند دمای هوا در هر یک از این دوره‌ها را تخمین بزنند.

نتایج نشان داد که حدود شش میلیون سال پیش، جنوبگان حدود ۱۲ درجه سانتی‌گراد گرم‌تر از امروز بوده است، و روند سرد شدن آن تدریجی بوده، نه ناگهانی.

نقشه‌ی اقلیم گذشته‌ی زمین در دل یخ

گام بعدی پژوهشگران بازسازی ترکیب جوّ زمین در این بازه‌های زمانی است؛ بررسی اینکه چه گازهای گلخانه‌ای وجود داشته، در چه غلظتی، و این ترکیب در طول زمان چگونه تغییر کرده است.

و البته، آن‌ها قصد دارند برای جمع‌آوری داده‌های بیشتر دوباره به منطقه بازگردند.

بروک می‌گوید:

«با توجه به یخ‌های خارق‌العاده‌ای که در آلن هیلز یافته‌ایم، قصد داریم از سال ۲۰۲۶ تا ۲۰۳۱ برنامه‌ای بلندمدت برای بررسی گسترده‌تر این منطقه اجرا کنیم تا بتوانیم سوابق اقلیمی را حتی به گذشته‌های دورتری گسترش دهیم.»

نتایج این پژوهش در نشریه‌ی Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده است.