سوراخی در یخ که 50 سال دانشمندان را متحیر کرده بود

فرادید| در یخ‌پوسته زمستانی روی دریای وِدِل قطب جنوب، نزدیک قله‌ای غوطه‌ور به نام ماد رایز، گاهی اوقات حفره‌ای بزرگ باز می‌شود و آب‌های سرد و تاریک زیر یخ‌ها خود را آشکار می‌کند. این حفره که نخستین بار سال ۱۹۷۴ مشاهده شد و هر سال ظاهر نمی‌شود، دانشمندان را درباره شرایط خاص ایجاد آن، شگفت‌زده کرده است. 

به گزارش فرادید، در سال‌های پس از ظهور مجدد این حفره در سال‌های ۲۰۱۶ و ۲۰۱۷،  به تدریج یک توضیح پیدا شده است. محققان با کمک ترکیبی از تصاویر ماهواره‌ای، ابزار خودکار شناور، خوک‌های آبی که کلاه حسگر به سر دارند و مدل‌سازی محاسباتی به پاسخ‌هایی دست یافته‌اند، از جمله اینکه باد لایه‌هایی از آب را حرکت میدهد تا چیزی را خلق کند که به عنوان مارپیچ اِکمَن یا مارپیچ اقیانوسی شناخته می‌شود. 

آلبرتو ناویرا گاراباتو، اقیانوس‌شناس دانشگاه ساوث‌هَمپتون بریتانیا، می‌گوید: «حرکت اِکمَن، عنصر گمشده ضروری برای افزایش تعادل نمک و حفظ ترکیب نمک و گرما به سمت آب‌های سطحی است.» 

سوراخ‌های یخ‌های قطب جنوب، معروف به پُلینیا، معمولاً نزدیک ساحل دیده می‌شوند و پستانداران دریایی نظیر فوک‌ها و نهنگ‌ها برای نفس کشیدن از آن‌ها به عنوان پنجره استفاده می‌کنند. 

دورتر از دریا، این سوراخ‌ها زیاد دیده نمی‌شوند. در واقع، پدیده‌ی سوراخ تکرارشونده معروف به ماد رایز پلینیا (Maud Rise polynya) از نیم قرن پیش که برای نخستین بار در یک تصویر ماهواره‌ای مشاهده شد، دانشمندان را مبهوت کرده است. 

سال ۱۹۷۴، این سوراخ غول‌پیکر تقریباً به اندازه نیوزلند بود و سال‌های ۱۹۷۵ و ۱۹۷۶ دوباره ظاهر شد، اما پس از آن به شکل کوتاه و ضعیف بازگشت، تا این که دانشمندان مشکوک شدند که شاید برای همیشه از بین رفته باشد. سپس سال ۲۰۱۶ و ۲۰۱۷ دوباره ظاهر شد. 

ماد رایز پلینیای سال ۲۰۱۷ بزرگترین و ماندگارترین نمونه این پدیده از دهه ۱۹۷۰ بود، به همین دلیل دانشمندان دست به کار شدند. مجموعه‌ای از داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط منابع ذکرشده، نشان داد شماری از عوامل مختلف در این امر نقش دارند و برای تولید پلینیا، همه باید به روش درست ردیف شوند. 

خوک آبی قطب جنوب که کلاه حسگر کوچکی بر سر دارد

یک عامل، جریان دایره‌ای در اطراف دریای ودل بود که اتفاقاً در سال‌های ۲۰۱۶ و ۲۰۱۷ بسیار قوی بود و منجر به بالا آمدن آب گرم و به ویژه شور شد. 

فابیان روکِت، اقیانوس‌شناس دانشگاه گوتنبرگ در سوئد توضیح می‌دهد: «این بالا آمدن به توضیح چگونگی ذوب شدن یخ دریا کمک می‌کند. اما با ذوب شدن یخ دریا، این موضوع منجر به تازه شدن آب سطحی می‌شود که به نوبه خود باید آمیزش را متوقف کند. بنابراین، برای تداوم پلینیا فرآیند دیگری باید در حال وقوع باشد. باید نمک اضافی از جایی تزریق شده باشد.» 

نمک به اندازه قابل‌توجهی می‌تواند نقطه انجماد آب را کاهش دهد، بنابراین اگر آب در پلینیا به طور خاص شور باشد، این می‌تواند توجیه ماندگاری سوراخ باشد. به همین دلیل، محققان به داده‌ها و مدل‌های محاسباتی اقیانوس رجوع کردند تا بفهمند منشأ این نمک اضافه کجاست. 

آن‌ها دریافتند گرداب‌های متلاطم با جاری شدن جریان وِدِل در اطراف ماد رایز، نمک را به بالای دریاکوه منتقل می‌کند. 

از آنجا، جابجایی اِکمَن آغاز می‌شود. این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که باد روی سطح اقیانوس می‌وزد و کشش ایجاد میکند. آب نه تنها در امتداد کشیده می‌شود، بلکه مانند قایق به طرفین منحرف می‌شود و سبب می‌شود آب مانند پیچ بپیچد. همانطور که لایه بالایی آب با وزش باد می‌پیچد، آب از زیر بالا می‌آید تا جایگزین آن شود. 

در مورد ماد رایز پلینیا، این آب بالارونده با خود تجمع نمک اطراف ماد رایز را بالا می‌آورد و جلوی یخ‌زدگی سوراخ را می‌گیرد. 

این پاسخ به دانشمندان کمک می‌کند اتفاقاتی را که در آینده برای یخ‌های دریای قطب جنوب می‌افتد، پیش‌بینی کنند چون این موضوع اهمیت زیادی برای آب و هوای جهانی دارد. اقلیم‌شناسان پیش از این پیش‌بینی کرده بودند که بادهای زمستانی قطب جنوب قوی‌تر و مکررتر می‌شوند و این می‌تواند به معنای افزایش تعداد پلینیاهای بزرگ در سال‌های آینده باشد و این اتفاق به نوبه خود، می‌تواند پیامدهایی برای اقیانوس‌های جهان داشته باشد. 

سارا گیل، اقلیم‌شناس دانشگاه کالیفرنیا در سن‌دیگو، می‌گوید: «اثر پلینیاها می‌تواند چندین سال پس از تشکیل آن‌ها در آب باقی بماند. آن‌ها می‌توانند نحوه حرکت آب و نحوه انتقال گرما توسط جریان‌ها به سمت قاره را تغییر دهند. آب‌های انبوهی که اینجا شکل می‌گیرند می‌توانند در سراسر اقیانوس جهانی پخش شوند.»

مترجم: زهرا ذوالقدر