القارة القطبية الجنوبية: حملة الحفر التاريخية تصل إلى أكثر من 1.2 مليون سنة من الجليد

حققت الحملة الرابعة في القطب الجنوبي لمشروع -Beyond EPICA – أقدم الجليد، بتمويل من المفوضية الأوروبية، إنجازًا تاريخيًا في علوم المناخ. نجح فريق دولي من العلماء، بمشاركة جامعة برن، في حفر قلب جليدي يبلغ طوله 2800 متر ويبلغ عمره أكثر من 1.2 مليون سنة، ليصل إلى القاعدة الصخرية تحت الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي.

ومن المتوقع أن تكشف عينات الجليد، لأول مرة، عن تفاصيل مهمة حول مناخ الأرض وتاريخ الغلاف الجوي، الذي يمتد إلى ما قبل 800 ألف عام، ويظهر سجلاً مستمراً لتاريخ مناخنا منذ 1.2 مليون سنة، وربما أبعد من ذلك. بالتنسيق من قبل معهد العلوم القطبية التابع لمجلس البحوث الوطني الإيطالي (Cnr-Isp)، في موقع Little Dome C النائي في القارة القطبية الجنوبية، حقق فريق بحث يمثل اثنتي عشرة مؤسسة علمية من عشر دول أوروبية إنجازًا تاريخيًا في علوم المناخ. . كجزء من مشروع Beyond EPICA – Oldest Ice الممول أوروبيًا، أنهى الفريق بنجاح حملة حفر حاسمة، حيث وصل إلى عمق 2800 متر – حيث تلتقي الطبقة الجليدية في القطب الجنوبي بالأساس.

ويحتفظ الجليد المستخرج بسجل غير مسبوق لتاريخ مناخ الأرض، ومعلومات مستمرة عن درجات حرارة الغلاف الجوي وعينات نقية من الهواء القديم مع الغازات الدفيئة التي تمتد على جليد عمره 1.2 مليون عام وربما أبعد من ذلك.

أطول سجل مستمر للمناخ الماضي من قلب جليدي

“لقد شهدنا لحظة تاريخية لعلوم المناخ والبيئة” هكذا علق كارلو باربانتي، الأستاذ في جامعة كا فوسكاري في البندقية، والعضو المنتسب الأول في معهد العلوم القطبية التابع للمجلس الوطني للبحوث في إيطاليا (Cnr-Isp) ومنسق ما وراء إبيكا. “هذا هو أطول سجل مستمر لمناخنا الماضي من قلب جليدي، ويمكن أن يكشف عن الترابط بين دورة الكربون ودرجة حرارة كوكبنا. وقد أصبح هذا الإنجاز ممكنا من خلال التعاون الاستثنائي بين مختلف مؤسسات البحث الأوروبية والعمل المتفاني. من العلماء والموظفين اللوجستيين في هذا المجال على مدى السنوات العشر الماضية.”

“من التحليلات الأولية المسجلة في Little Dome C، لدينا مؤشر قوي على أن أعلى 2480 مترًا تحتوي على سجل مناخي يعود إلى 1.2 مليون سنة في سجل عالي الدقة حيث يتم ضغط ما يصل إلى 13000 سنة في متر واحد من الجليد.” ، يقول جوليان ويستهوف، كبير العلماء في هذا المجال وباحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كوبنهاجن.

التكنولوجيا المتطورة والنمذجة

ويضيف الباحث الرئيسي في هذا المجال، فرانك فيلهلمز، الأستاذ المشارك في جامعة غوتنغن ومعهد ألفريد فيجنر: “إن تحديد الموقع الصحيح يتطلب بذل جهود قوية من خلال تطبيق تقنيات سبر الصدى الراديوي المتطورة ونمذجة تدفق الجليد. ومن المثير للإعجاب، لقد وجدنا السجل الذي يعود تاريخه إلى ما بين 0.8 إلى 1.2 مليون سنة مضت، بالضبط حيث كان من المتوقع أن يكون، في نطاق عمق يتراوح بين 2426 و2490 مترًا، مما يوسع نطاقنا. سجل EPICA الجليدي السابق البالغ من العمر عشرين عامًا.”

تحت الجليد الذي يؤوي سجل مناخي يزيد عن 1.2 مليون سنة، يتكون أدنى 210 أمتار من قلب الجليد فوق الصخر من جليد قديم مشوه بشدة، وربما مختلط أو متجمد مرة أخرى وغير معروف المصدر. يمكن أن يساعد التحليل المتقدم في اختبار النظريات السابقة حول سلوك الجليد المتجمد تحت الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي، والكشف عن تاريخ التجلد في شرق القارة القطبية الجنوبية.

كشف سر تباطؤ الدورات الجليدية

حققت الفرق الأوروبية في هذا المجال إنجازًا مثيرًا للإعجاب: إجمالي أكثر من 200 يوم من عمليات الحفر ومعالجة الجليد الناجحة عبر أربعة مواسم ميدانية في البيئة القاسية لهضبة القطب الجنوبي الوسطى على ارتفاع 3200 متر فوق مستوى سطح البحر و مع متوسط ​​درجة حرارة الصيف -35 درجة مئوية.

سيقدم اللب الجليدي من Beyond EPICA رؤى غير مسبوقة حول انتقال منتصف العصر البليستوسيني، وهي فترة رائعة تتراوح بين 900000 و1.2 مليون سنة مضت عندما تباطأت الدورات الجليدية من 41000 عام إلى 100000 عام. وتظل الأسباب الكامنة وراء هذا التحول واحدة من ألغاز علم المناخ الدائمة، وهو ما يمثل تحديًا كبيرًا

النقل المتخصص إلى أوروبا للتحليل

يقول جيانلوكا بيانكي فاساني، كبير الباحثين: “سيتم نقل عينات الجليد الثمينة المستخرجة خلال هذه الحملة إلى أوروبا على متن كاسحة الجليد لورا باسي، مع الحفاظ على سلسلة التبريد -50 درجة مئوية، وهو ما يمثل تحديًا كبيرًا للوجستيات المشروع”. في ENEA-UTA (الوكالة الوطنية للتكنولوجيات الجديدة والطاقة والتنمية الاقتصادية المستدامة – الوحدة الفنية لأنتاركتيكا) ورئيس الخدمات اللوجستية ENEA لـ Beyond EPICA. “من أجل الوصول إلى هذا الهدف، تم تطوير استراتيجية تتضمن تصميم حاويات باردة متخصصة وجدولة دقيقة للأصول الجوية والبحرية التابعة للبرنامج الوطني لأبحاث القطب الجنوبي (PNRA).”

بمجرد وصول هذه العينات الجليدية إلى أوروبا، قد يستغرق ذلك مليوني عام وربما أبعد من ذلك. في الأجزاء الأساسية من اللب، قد يكون هناك جليد أقدم من عصر ما قبل الرباعي. سيتم الكشف عن تاريخ الصخور الأساسية عندما كانت هذه المنطقة من القارة القطبية الجنوبية خالية من الجليد للمرة الأخيرة.

تم نشر معسكر Little Dome C واستدامته بفضل الخدمات اللوجستية عالية الفعالية التي قدمها المعهد القطبي الفرنسي وENEA، وذلك باستخدام خبراتهم ووسائل النقل المختلفة المتاحة لهم. وشملت هذه الطائرات لنقل الأفراد إلى محطة ماريو زوتشيلي وما بعدها إلى محطة كونكورديا، والعبور بين محطتي دومونت دورفيل وكونكورديا للشحنات الثقيلة، بالإضافة إلى توفير السفينتين الفرنسية والإيطالية لاسترولاب ولورا باسي، على التوالي. .

دقة برن لتحليل الغاز

يعد قسم الفيزياء المناخية والبيئية (CEP) في جامعة برن أحد المؤسسات الأوروبية الـ 12 الأعضاء في Beyond EPICA – البروفيسور هوبرتوس فيشر الأقدم في مجال الجليد هو الباحث السويسري الرئيسي في الاتحاد الأوروبي البروفيسور توماس ستوكر والبروفيسور هوبرتوس فيشر هم باحثون رئيسيون في مشروع مؤسسة العلوم الوطنية السويسرية “Beyond EPICA – المساهمة السويسرية” الذي قدم مبلغًا إضافيًا قدره 3 مليون فرنك سويسري لتغطية التكاليف اللوجستية للمؤسسة المتخصصة في تحليل الأنواع الموجودة في الغلاف الجوي في الجليد (غازات الدفيئة ونظائرها، والغازات النبيلة ونظائرها، ومركبات الهباء الجوي الجزيئية والمذابة في الجليد)، ستكون تحليلات CEP ضرورية للعديد من الأهداف الرئيسية لمشروع BE-OIC، مثل إعادة بناء غازات الدفيئة، ومتوسط ​​درجة حرارة المحيط، والتجوية، وسجلات الهباء الجوي خلال آخر 1.2 مليون سنة وما بعدها. استعدادًا للتحضير للقلب الجليدي BE-OIC، طور CEP تقنيات تحليلية جديدة تمامًا في السنوات الأخيرة (على سبيل المثال ضمن برنامج ERC Advanced Grant DeepSlice للبروفيسور Hubertus Fischer)، والتي تسمح بقياس هذه السجلات بدقة غير مسبوقة وبأقل استهلاك من هذا. الجليد القديم والثمين بشكل غير عادي. كان فيشر أيضًا المؤلف الرئيسي لورقة بحثية أولية تحدد أهداف BE-OIC واستراتيجية العثور على مثل هذا الجليد القديم.

يقول فيشر: “إنه لأمر مذهل ومفيد للغاية أن نرى العمل الذي استغرق أكثر من 10 سنوات للعثور على موقع لحفر قلب جليدي ومن ثم حفر قلب جليدي عميق في الصخر لتوفير الجليد الذي تصورناه تمامًا في النهاية”. “يعد هذا نجاحًا كبيرًا ولم يكن ممكنًا لولا العمل المتفاني لجميع موظفي الخدمات اللوجستية والحفر والعلوم في هذا المجال. والآن تتسارع قصة BE-OIC المثيرة، حيث بدأ العمل الحقيقي على سجلات قلب الجليد للتو. وسيبقينا مشغولين للغاية في السنوات المقبلة.”

توماس ستوكر، الذي كان أيضًا الباحث الرئيسي في المساهمة السويسرية في المشروع الأصلي EPICA من عام 1995 إلى عام 2005، والذي أنتج حتى الآن أطول سجلات غازات الدفيئة لثاني أكسيد الكربون والميثان والتي تغطي الـ 800 ألف عام الماضية، متحمس: “لقد تحقق الحلم صحيح أن المجتمع العلمي لقلب الجليد الأوروبي يأخذ زمام المبادرة مرة أخرى، ويدفع الحدود ويسجل رقمًا قياسيًا جديدًا، ولأول مرة، نأتي إلى السطح بعينات من الجليد تحتوي على دفيئة مستمرة معلومات الغاز خلال التباطؤ الكبير لساعة العصر الجليدي.”

في CEP، قاد توماس ستوكر أيضًا تطوير نماذج مناخية فيزيائية وبيولوجية كيميائية متوسطة التعقيد. “هذه النماذج هي المفتاح لفهم السجل الجديد للجليد الجليدي، وتغيرات الغازات الدفيئة، وفي نهاية المطاف توازن الطاقة العالمي للأرض.” ويضيف: “باستخدام هذه النماذج نفسها، نقوم بتقييم كيفية استجابة نظامنا المناخي في العقود أو القرون القادمة لانبعاثات الغازات الدفيئة الناجمة عن حرق الوقود الأحفوري”.

المشاركون في حملة 2024/2025: جامعة بروكسل الحرة (BE): ليزا أردوين؛ جامعة برن (CH): باربرا سيث وليسون سوسانتجان؛ AWI (DE): ماتياس هوثر، مانويلا كريبس، غونتر لوير، يوهانس ليمبورغ، مارتن ليونهارت، وفرانك فيلهيلمس؛ جامعة كوبنهاجن (DK): جوليان ويستهوف؛ المركز الوطني للبحث العلمي (بالفرنسية): ماري بوشيه وأيلسا تشونغ؛ IPEV (بالفرنسية): إينيس جاي؛ إينا (إيطاليا): دانيلو كولينو وميشيل سكاليت؛ Cnr-Isp (IT): فيديريكو سكوتو.

The Beyond EPICA (المشروع الأوروبي لحفر الجليد في القارة القطبية الجنوبية) – مشروع أقدم الجليد، الذي ينسقه معهد العلوم القطبية التابع لمجلس البحوث الوطني في إيطاليا (Cnr-Isp)، تم تمويله من قبل المفوضية الأوروبية وبدعم من الشركاء الوطنيين و وكالات التمويل في بلجيكا والدنمارك وفرنسا وألمانيا وإيطاليا والنرويج والسويد وسويسرا وهولندا والمملكة المتحدة.

لمعرفة المزيد حول مشروع Beyond EPICA Oldest Ice: https://www.beyondepica.eu/en/
صور وفيديوهات الحملات الميدانية: https://drive.google.com/drive/folders/1YHkb2L5MmKQ9Me8kISWvIaBwTNBrjqIA’usp=sharing
معرض ما وراء EPICA Field Seasons: https://www.beyondepica.eu/en/gallery/field-seasons/