La القارة القطبية الجنوبية على الرغم من عقود من البحث، لا تزال هذه المنطقة من أقل المناطق دراسةً على كوكب الأرض. تحت غطائها الأبيض، تكمن مناظر طبيعية من الجبال والوديان والقنوات التي كانت بالكاد تُرى، ومع ذلك فهي بالغة الأهمية لفهم كيفية تحرك الجليد وكيف يمكن أن يؤثر على البيئة. مستوى البحر في العقود القادمة.
اتحاد دولي من العلماء، بمشاركة بارزة من جامعة ادنبره وقد تمكنت المراكز الأوروبية مثل جامعة غرونوبل ألب من إعادة بناء [المنطقة] بمستوى غير مسبوق من التفصيل. تضاريس صخرية التي تقع أسفل طبقة الجليد. نُشر هذا العمل في المجلة علومإنها تقدم ما يعتبره العديد من الخبراء بالفعل الخريطة الأكثر اكتمالاً وتماسكاً لقاع البحر في القطب الجنوبي حتى الآن.
من الرادار على الجليد إلى "قراءة" التجاعيد من الفضاء
لسنوات، كانت الطريقة الوحيدة للرؤية تحت الجليد هي السحب. معدات الرادار على الجليد أو مثبتة على الطائرات والمروحيات. كانت هذه الحملات ضرورية، لكنها تترك حتماً ثغرات كبيرة: فالرادار لا يوفر سوى المعلومات مباشرة تحت مسار الطيران، لذلك قد تكون هناك مساحات تمتد لعشرات الكيلومترات بدون بيانات بين خطوط الطيران.
تُقدّم الدراسة الجديدة منظورًا جديدًا للمشكلة: فبدلاً من محاولة اختراق الجليد بمزيد من المعدات، فإنها تُركّز على شكل سطح جليديالفكرة تشبه النظر إلى لحاف على السرير: حتى لو لم نتمكن من رؤية ما تحته مباشرة، فإن الارتفاعات والانخفاضات الصغيرة للنسيج تكشف عن وجوده. الوديان والتلال والأخاديد على قاع صخري.
عالم الجليد هيلين أوكندنقام الباحث الذي يقود الدراسة وفريقه بدمج التصوير البصري والرقمي أقمار الرادار الصناعية باستخدام نماذج فيزيائية لتدفق الجليد. انطلاقاً من تموجات على السطح لا تتجاوز بضعة ملليمترات أو أمتار قليلة، تسمح لنا المعادلات باستنتاج طبيعة التضاريس التي تدعم كتلة الجليد هذه لتوليد التشوهات المرصودة.
لا يبتكر هذا النهج أي فيزياء جديدة، بل يستفيد إلى أقصى حد من القوانين المعروفة حول كيفية استجابة الجليد للتضاريس التي يتحرك فوقها. ويكمن التطور النوعي في دمج بيانات الأقمار الصناعية المستمرة مع نظرية حركة الأنهار الجليدية لسد الثغرات الهائلة التي خلفتها قياسات الرادار الموضعية.
عملياً، تكون النتيجة نسيجاً متصلاً من المعلومات حيث كان هناك سابقاً فسيفساء بها فجوات. حيث لم يسبق للرادار أن ذهب.يستنتج النموذج التضاريس من سلوك السطح، مما يوفر رؤية عالمية للقارة البيضاء بأكملها.
ما تكشفه الخريطة الجديدة: وديان وقنوات وأحواض مخفية
الخريطة الناتجة، بناءً على ما يسمى تحليل اضطراب تدفق الجليد يلتقط برنامج (IFPA) صورًا لهياكل متوسطة الحجم، يتراوح طولها تقريبًا بين 2 و30 كيلومترًا، والتي كانت تبدو ضبابية أو غير مرئية حتى الآن. ومن بين أبرز هذه المعالم ما يلي: وديان جبال الألب العميقةسهول متآكلة بشدة وواسعة قنوات الأنهار الأحفورية تمتد لمئات الكيلومترات تحت الجليد.
في مناطق مثل حوض مود الجليدي، قناة عميقة جداً منحوتة في الصخور الأساسية، مصحوبة بعشرات الآلاف من التلال والنتوءات. تحدد هذه التكوينات المتداخلة كيفية تدفق الجليد نحو المحيط، حيث تعمل كطرق سريعة حقيقية أو حواجز تحت الأرض.
بحسب المؤلفين، قد تكون بعض هذه التكوينات بقايا مناظر طبيعية كانت موجودة قبل أن تُغطى القارة القطبية الجنوبية بالجليد بشكل دائم. وهذا يعني أن الخريطة لا تساعدنا فقط على فهم الحاضر، بل تقدم أيضاً أدلة على الماضي. التاريخ الجيولوجي والمناخي من القارة.
عالم الجليد روبرت بينغهاميؤكد باحث من جامعة إدنبرة على أن من المثير للدهشة أن تُسجّل تفاصيل مثل الوديان والتلال والأخاديد على سطح الجليد رغم عمقه الذي يصل إلى كيلومترات. فعندما تمر كتلة جليدية بسمك ثلاثة كيلومترات فوق أخدود بعمق حوالي 100 متر، بالكاد ينخفض السطح بضعة أمتار - وهي اختلافات تكاد تكون غير مرئية للعين المجردة، ولكن يمكن رصدها بواسطة الأقمار الصناعية.
يمثل هذا المستوى من التعريف تغييرًا في المقياس مقارنة بالخرائط السابقة مثل Bedmap3 أو BedMachine Antarctica، والتي كانت تستند إلى ملايين القياسات الجيوفيزيائية التي تم جمعها على مدى عقود، ولكنها لا تزال تحتوي على فجوات كبيرة بين مسارات الطيران والمحطات الأرضية.
كيف تعمل تقنية IFPA وماذا تقدم مقارنة بالخرائط السابقة؟
يكمن جوهر منهجية IFPA في الربط الدقيق بين فيزياء تدفق الجليد باستخدام عمليات الرصد عبر الأقمار الصناعية. يعمل الفريق بنسختين من النموذج: إحداهما تركز على التقاط التضاريس متوسطة الحجم والأخرى معدلة لتتوافق مع قياسات الرادار المباشرة والبيانات الجيوفيزيائية الأخرى الموجودة.
من خلال دمج سُمك الجليد المُقدَّر، والجاذبية، ومقاومة الانزلاق على قاع الجليد في المعادلات، تُترجم الاختلافات الطفيفة في ارتفاع السطح إلى تمثيل تخطيطي للتضاريس الأساسية. وهذا يسد الفجوة بسلاسة بين النقاط التي تتوفر فيها بيانات مباشرة.
على عكس الخرائط السابقة التي كانت تُضطر إلى الاستيفاء في المناطق المظلمة الكبيرة، فإن هذا النهج يوفر رسم خرائط أكثر تجانسًا بكثير على نطاق قاري. فهو لا يكتشف سلاسل جبلية مجهولة تمتد لمئات الكيلومترات، ولكنه يُحسّن شكل الوديان والعتبات والأحواض بين المسارات التي يغطيها الرادار.
يشبّه الخبراء هذا التطور بالانتقال من صورة مشوشة إلى صورة رقمية واضحة. وقد أوضحت هيلين أوكندن ذلك بنفسها في مقابلة: إنه أشبه بالانتقال من كاميرا قديمة، حيث يبدو كل شيء ضبابيًا، إلى كاميرا أخرى. خاصية التكبير قادرة على تمييز النقوش الدقيقة تحت ما بدا أنه سطح مستوٍ.
هذا المستوى من التفصيل هو بالضبط ما طالب به الناس لسنوات. الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC)، مما يشير إلى نقص المعلومات عند قاعدة الصفائح الجليدية باعتباره أحد أكبر مصادر عدم اليقين في توقعات مستوى سطح البحر.
التأثير على توقعات مستوى سطح البحر والمناخ العالمي
تتجاوز أهمية هذه الخريطة بكثير أهميتها في مجال رسم الخرائط. تضاريس ما تحت الجليد يحدد ذلك عوامل حاسمة مثل الاحتكاك الذي يواجهه الجليد أثناء حركته، وظهور مناطق تتسارع فيها التدفقات، أو سهولة اختراق مياه البحر للقاعدة. تعزيز الذوبان.
في المناطق الساحلية المعرضة للخطر، يمكن أن تحدد التغيرات الطفيفة في تضاريس الصخور الأساسية ما إذا كان النهر الجليدي سيظل مستقرًا نسبيًا أم سيدخل في مرحلة من الرجوع السريع يُساهم ذلك في زيادة كميات الجليد في المحيط. تحتاج النماذج العددية التي تحاكي هذه الديناميكيات إلى تمثيلات واقعية للتضاريس لتجنب الاعتماد على افتراضات مُبسطة بشكل مفرط.
من خلال تقليل عدم اليقين بشأن التضاريس الخفية، تسمح الخريطة الجديدة بإجراء قياسات أكثر دقة. توقعات ارتفاع مستوى سطح البحر على نطاق عالمي. في السيناريو المتطرف المتمثل في انهيار كامل للغطاء الجليدي في القطب الجنوبي، يمكن أن يرتفع مستوى سطح البحر عشرات الأمتار، ولكن حتى التغيرات التي لا تتجاوز بضعة سنتيمترات إضافية خلال هذا القرن تعتبر بالغة الأهمية للمناطق الساحلية المنخفضة في أوروبا، مثل الدلتا والمستنقعات والمدن المينائية الكبيرة.
تعتمد المنظمات الأوروبية المعنية بالمناخ والسواحل، بدءًا من خدمات الأرصاد الجوية الوطنية وصولًا إلى وكالات إدارة السواحل، على هذه النماذج لتخطيط الدفاعات والبنية التحتية وخطط التكيف. ويؤدي تحديد التضاريس تحت الجليدية بشكل أفضل، على المدى المتوسط، إلى خطط حماية أكثر صرامة بالنسبة لدول مثل إسبانيا وفرنسا وإيطاليا وهولندا أو ألمانيا.
بالإضافة إلى ذلك، تساعد الخريطة على فهم أفضل لكيفية تفاعل الصفائح الجليدية مع النظام المناخي ككل، بما في ذلك دور القارة القطبية الجنوبية في دوران المحيطات وفي تبادل الحرارة بين المحيط والغلاف الجوي.
أداة لتخطيط الحملات العلمية في القارة القطبية الجنوبية
يؤكد المجتمع العلمي أن علم الخرائط الجديد لا يحل محل العمل الميدانيلكن هذا يجعلها أكثر كفاءة بكثير. فالحملات التي تستخدم الرادار المحمول جواً أو الأجهزة الأرضية مكلفة ومعقدة ومحدودة بشدة بسبب الخدمات اللوجستية والمناخ القاسي للقارة.
بفضل خريطة IFPA، تستطيع الفرق تحديد أولويات المناطق التي تبدو تضاريسها وعرة بشكل خاص، أو التي يُشتبه في وجود قنوات وأحواض عميقة فيها قد تؤثر على سلوك الجليد. وهذا يتيح تخطيطًا أكثر دقة للرحلات الجوية والاستكشافية، وتركيز الموارد حيث يُتوقع تحقيق أكبر المكاسب العلمية.
خبراء مثل عالم الجليد دنكان يونغيؤكد الباحثون من جامعة تكساس في أوستن على ضرورة اعتبار الخريطة الجديدة بمثابة دليل: فهي تشير إلى الأماكن التي يجدر فيها التكبير على الرادار عالي الدقة والأماكن التي يكون من المعقول فيها الاستمرار في الاعتماد على الاستدلال بالأقمار الصناعية.
بالنسبة لأوروبا وللدول التي لديها برامج راسخة في القطب الجنوبي، مثل اللجنة القطبية الإسبانية بالنسبة للوكالات القطبية في المملكة المتحدة أو فرنسا أو إيطاليا أو ألمانيا، فإن وجود قاعدة خرائطية موحدة يساعد في تصميم حملات مشتركة، وتحديد موقع القواعد المستقبلية، أو تخطيط مشاريع تركز على الأنهار الجليدية الحساسة بشكل خاص.
من حيث التعاون الدولي، توفر هذه الأداة لغة مشتركة: خريطة مرجعية يمكن لمجموعات البحث المختلفة أن تضع عليها بياناتها الجيوفيزيائية أو المناخية أو المحيطية الخاصة بها.
القيود والخطوات التالية للتحقيق
يؤكد المؤلفون أنفسهم والمتخصصون المستقلون أن الخريطة ليست "الكلمة الأخيرة" بشأن قاع البحر في القطب الجنوبي. وتعتمد التقنية على الافتراضات المتعلقة بتشوه الجليد أما فيما يتعلق بالاحتكاك عند القاعدة، فعلى الرغم من أنها تستند إلى عقود من الدراسات، إلا أنها لا تزال تقديرات تقريبية تحتاج إلى مزيد من التحسين.
تتيح لنا الدقة التي تم تحقيقها تمييز معالم تمتد على مسافة بضعة كيلومترات، ولكنها لا تسمح برؤية التفاصيل الدقيقة جدًا على المقياس المتري، والتي قد تكون حاسمة لفهم الاحتكاك المحلي أو وجود الماء السائل في التجاويف الصغيرةفي هذه الجوانب، يظل الرادار العميق والتقنيات الجيوفيزيائية الأخرى لا غنى عنها.
على الرغم من هذه القيود، يُمثل هذا البحث نقطة تحول في تمثيل المشهد الطبيعي تحت الجليدي. إن الجمع بين بيانات الأقمار الصناعية العالمية وتفتح النماذج الفيزيائية الباب أمام تطبيق أساليب مماثلة في جرينلاند أو غيرها من الصفائح الجليدية، وتحديث الخرائط بشكل دوري مع تحسن الملاحظات.
من المتوقع أن تُسهم مهمات فضائية جديدة وأجهزة استشعار أكثر دقة في تحسين صورة القارة القطبية الجنوبية المختبئة تحت الجليد. بالتوازي مع ذلك، ستوفر المقارنة المنهجية لهذه الخريطة مع نماذج المناخ والمحيطات معلومات حول المناطق القطبية الجنوبية التي قد تصبح غير مستقرة في وقت أقرب، وتلك التي تتمتع حاليًا بقدرة أكبر على الصمود أمام الاحترار.
بشكل عام، تجعل الخريطة الجديدة القارة القطبية الجنوبية مكاناً أقل غموضاً إلى حد ما: يبقى سطحها أبيضاً ومتجانساً ظاهرياً، لكن ما تحته يظهر سلاسل جبلية ووديان ومجاري أنهار قديمة والتي بدأت أخيراً تتشكل بوضوح، مما يوفر عناصر أساسية لفهم مستقبل الجليد ومستوى سطح البحر على نطاق كوكبي.
