ربما تم تحديث المحيط المتجمد الشمالي خلال العصر الجليدي

المحيط المتجمد الشمالي أشياء كثيرة. من المؤكد أنه يبدو باردًا وجليديًا ، ولكن يجب أن يكون أيضًا “مالحًا” – إنه محيط ، بعد كل شيء. ومع ذلك ، أظهرت دراسة جديدة أنه خلال فترات معينة من العصر الجليدي ، كان المحيط المتجمد الشمالي وجرينلاند والبحار النرويجية المجاورة (يمكنك تخمين مكانهم إذا كنت لا تعرف) مليئة بالمياه العذبة.

إن إثبات هذه الفكرة باليو جيد جدًا. ينتج نظير الثوريوم 230 من تكسير اليورانيوم -234 الموجود في مياه البحر بما يتناسب مع ملوحتها. بينما يذوب اليورانيوم في مياه البحر ، يميل الثوريوم إلى الاستقرار والسقوط في قاع البحر. لذلك أحضر قلبًا من رواسب قاع البحر ، ويمكن أن تخبرك زيادة أو نقص تركيزات الثوريوم 230 عن ارتفاع أو انخفاض الملوحة في تلك المنطقة بمرور الوقت.

حللت دراسة جديدة أجراها والتر جيبرت في معهد ألفريد فيجنر زوجًا من عينات الرواسب المأخوذة من قاع المحيط المتجمد الشمالي. في هذه النوى ، هناك فترتان زمنيتان انخفض خلالها الثوريوم -230 إلى الصفر – أحدهما يتراوح من 60.000 إلى 70.000 سنة مضت والآخر منذ حوالي 130.000 إلى 150.000 سنة.

لا مزيد من التدفق

هذه فترات جليدية باردة عندما تغطي الصفائح الجليدية الكبيرة مساحات كبيرة من قارات نصف الكرة الشمالي وبالتالي يكون مستوى سطح البحر أقل بكثير. يقول الباحثون إن هذا الدليل النظيري يشير إلى أن المياه العذبة خالية أساسًا من الملح وبالتالي فهي خالية من اليورانيوم المنتج للثوريوم. بالنظر إلى النوى الثمانية الأخرى التي تم تحليلها سابقًا عبر القطب الشمالي وفي البحار بين جرينلاند والقارة القطبية الجنوبية ، يمكن رؤية نفس فترات انخفاض الثوريوم أو انعدامه ، لذلك لا يبدو هذا حظًا محليًا.

ليس الثوريوم وحده. تركيزات الكالسيوم والمنغنيز والكبريت في النوى الجديدة للفريق منخفضة للغاية كما أنها تنخفض. كما ينخفض ​​عدد قذائف العوالق أحادية الخلية المسماة فورامينيفيرا إلى ما يقرب من الصفر.

يقول الباحثون إن سيناريو الصورة الكبيرة هنا يتعلق بحقيقة أن جسر بيرنغ البري بين آسيا وأمريكا الشمالية يقطع المحيط المتجمد الشمالي من المحيط الهادئ عندما ينخفض ​​مستوى سطح البحر بدرجة كافية. عندما يتم قطع هذا المخرج ، فإن المحيط المتجمد الشمالي متصل فقط من خلال البحار الضحلة نسبيًا بين المحيط الأطلسي وجرينلاند والنرويج. يمكن أن يؤدي وجود صفائح جليدية عائمة مرتبطة بالأنهار الجليدية على الأرض في هذه المنطقة الضحلة إلى تقييد تدفق المياه من المحيط الأطلسي إلى القطب الشمالي. قد يتسبب ذوبان الجليد الجليدي في جعل القطب الشمالي أي تدفق متبقي لتصريف ما يكفي من المياه العذبة للسفر في الغالب نحو المحيط الأطلسي ، والتخلص من المحلول الملحي في القطب الشمالي ومنعها من استبدال المحلول الملحي الأطلسي.

هناك أدلة أخرى على وجود طبقات جليدية عائمة في هذه الأماكن ، بما في ذلك آثار التآكل حيث قد تتلامس مع قاع البحر الضحل. جرب الباحثون بعض تقديرات حجم ظهر الغلاف لمياه ذوبان الجليد التي تدخل القطب الشمالي وتتدفق من الاتصال الضيق مع المحيط الأطلسي. ويقول الباحثون إنه حتى باستخدام أرقام متحفظة ، يمكن تصريف المحلول الملحي واستبداله في أقل من 8000 عام. إنه ليس في غمضة عين بالضبط ، ولكنه سريع بما يكفي للعمل مع الفواصل الزمنية المحددة هنا.

عدم وجود بدائل

تم اقتراح العديد من التفسيرات البديلة لأقسام الثوريوم 230 المنخفضة ، لكن الباحثين وجدوا أن أيا منها لم ينجح. على سبيل المثال ، لا يمكن ببساطة نقل الثوريوم من الحقل عن طريق التيارات ، لأن مياه البحر التي تدخل إليه لتحل محلها كان عليها أن تحمل الثوريوم الخاص بها. يميل الثوريوم إلى الانزلاق والغوص مباشرة في الجزيئات على أي حال. تتمثل إحدى الأفكار في أن حدث الترسيب السريع (ربما بسبب النشاط الجليدي) قد يؤدي إلى تخفيف الثوريوم. ولكن بالنظر إلى أن الثوريوم المنخفض يُرى في القطب الشمالي ، يجب أن يكون حجم ومعدل الترسيب خارج المخططات ، وتتوقع أن ينتج عن ذلك بعض التغييرات الأخرى في الكيمياء – وهو أمر غير موجود.

ومن المثير للاهتمام ، أن سيناريو المياه العذبة هذا يطرح بالفعل مشكلة بالنسبة لبعض عمليات إعادة بناء مستوى سطح البحر. تتضمن إحدى طرق إعادة البناء هذه استخدام نظائر الأكسجين في أحافير قاع البحر أثناء نقل المياه من المحيط إلى الأرض (مثل الجليد) بشكل تفضيلي ينقل نظيرًا واحدًا على الآخر. وهذا يعني أن نسبة نظائر الأكسجين المتروكة في المحيط تتبع حجم الجليد على الأرض.

ولكن إذا ذابت مجموعة من الجليد على الأرض ، فإنها ترسل الماء إلى المحيط المتجمد الشمالي. دون الاختلاط بحرية بمياه البحر في أي مكان آخرستفشل نسبة نظائر الأكسجين في المحيط الأطلسي في تمثيل مستوى سطح البحر بدقة. هناك نقاط بيانات أخرى لمستوى سطح البحر في الماضي ، مثل ارتفاع منصات الأحافير المرجانية. يشير الباحثون إلى بعض نقاط بيانات الشعاب المرجانية التي تُظهر ارتفاع مستوى سطح البحر خلال هذه الفترات الزمنية مقارنةً بإعادة بناء نظائر الأكسجين. ربما يمكن أن تفسر المياه العذبة في القطب الشمالي عدم التوافق من خلال طلب نظرة جديدة على مستوى سطح البحر.

الطبيعة ، 2020. DOI: 10.1038 / s41586-021-03186-y (حول DOIs).