منذ عشرات الملايين من السنين ، كان المحيط المتجمد الشمالي بحيرة ضخمة للمياه العذبة. فصلها جسر بري عن المحيط الأطلسي المالح. ثم ، منذ حوالي 35 مليون سنة ، بدأ هذا الجسر بالغرق. في نهاية المطاف ، سقطت بما يكفي لدرجة أن مياه البحر المالحة في المحيط الأطلسي يمكن أن تتسرب إلى البحيرة. لكن لم يكن واضحًا على وجه التحديد كيف ومتى أصبحت تلك البحيرة الواقعة على قمة العالم محيطًا. حتى الآن.
يصف تحليل جديد الظروف التي سمحت لمياه المحيط الأطلسي بأن تطغى على بحيرة القطب الشمالي ، مما أدى إلى تكوين المحيط الشمالي الأقصى من العالم. يتم الآن تبادل مياهه الباردة المتدفقة جنوبا بمياه أكثر دفئا تتدفق شمالا من المحيط الأطلسي. اليوم ، هذا هو ما يدفع التيارات الدافعة للمناخ في المحيط الأطلسي.
كانت الأمور مختلفة كثيرًا قبل 60 مليون سنة. في ذلك الوقت ، كانت هناك قطعة أرض ممتدة بين جرينلاند واسكتلندا. شكّل غرينلاند-سكوتلاند ريدج حاجزًا أبقى المياه المالحة للمحيط الأطلسي بعيدًا عن المياه العذبة في القطب الشمالي ، كما يوضح جريجور كنور. كنور عالم مناخ في معهد ألفريد فيجنر في بريمرهافن بألمانيا. عمل على الدراسة الجديدة ، التي نُشرت في 5 حزيران (يونيو) في Nature Communications .
في مرحلة ما ، غرق التلال بعيدًا بما يكفي للسماح لهذين الجسمين بالماء بالاختلاط. لمعرفة وقت حدوث ذلك ، قام كنور وزملاؤه من ألفريد فيجنر بتشغيل نماذج كمبيوتر. مثل آلات الوقت ، تعيد برامج الكمبيوتر هذه إنشاء أو توقع سيناريوهات معقدة بناءً على ظروف مختلفة. يمكن للنماذج ضغط التغييرات التي استغرقت ملايين السنين في أسابيع فقط. ثم يقارنها علماء الأرض مثل صور الكاميرا ذات اللقطات المتتابعة.
لجعل النماذج دقيقة قدر الإمكان ، أدخل فريق كنور عدة عوامل. وشملت هذه مجموعة من مستويات ثاني أكسيد الكربون (CO) النموذجية لما كان يمكن أن يكون في الغلاف الجوي في أوقات مهمة في الماضي. تراوحت قيم ثاني أكسيد الكربون هذه من 278 جزءًا في المليون (جزء في المليون) - مماثلة للقيم التي كانت موجودة قبل الثورة الصناعية (عندما بدأ البشر في إضافة الكثير من ثاني أكسيد الكربون إلى الهواء) - إلى 840 جزءًا في المليون. هذا الارتفاع هو ما كان يمكن أن يوجد في أجزاء من عصر الأيوسين ، منذ 56 مليون إلى 33 مليون سنة.
الشرح:ما هو نموذج الكمبيوتر؟
يشرح كنور الرابط القوي بين أول أكسيد الكربون والملوحة. كلما زاد ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، زاد حرارة المناخ. كلما كان المناخ أكثر دفئًا ، زاد ذوبان الجليد. وكلما زاد ذوبان الجليد ، تصب المزيد من المياه العذبة في المحيط المتجمد الشمالي. وهذا بدوره يقلل من ملوحتها.
شرع الفريق في محاكاة الفترة الزمنية من 35 مليون سنة مضت إلى 16 مليون سنة ماضية. أولاً ، قسموا تلك الفترة الزمنية إلى زيادات من 2000 إلى 4000 سنة. ثم سمحوا لنموذجهم بإعادة إنشاء كل تلك الفترات الزمنية الأصغر مرة واحدة ، كما يقول كنور. لم يتمكنوا من فعل ذلك طوال فترة الـ 19 مليون سنة بأكملها لأن الأمر استغرق جهاز كمبيوتر عملاق يعمل بشكل مستمر لمدة تصل إلى أربعة أشهر فقط لتشغيل الطرز الأصغر.
أضف الملح فقط
كانت النتيجة التي انبثقت عن هذه النماذج واضحة تمامًا. منذ حوالي 35 مليون سنة ، كانت مياه القطب الشمالي لا تزال طازجة مثل بركة الربيع. كان هذا صحيحًا على الرغم من أن التلال كانت بالفعل 30 مترًا (98 قدمًا) تحت الماء.
القصة تستمر أسفل الصورة.
ولكن في غضون المليون سنة التالية أو نحو ذلك ، غرقت التلال إلى 50 مترًا (164 قدمًا) تحت السطح. كان ذلك عندما بدأت الأمور تتغير حقًا. وإليك السبب. المياه العذبة أقل كثافة من المياه المالحة. لذلك سوف يطفو على أي ماء أكثر ملوحةً تحته. يُعرف الخط الفاصل بين هذه الطبقة من المياه العذبة والمالحة بالهالوكلين.
مع إضافة كل المياه العذبة إلى القطب الشمالي من ذوبان الجليد منذ حوالي 35 مليون سنة ، كان الخط الهالوكليني مفاجئًا بشكل خاص. وقد تصادف أن يكون عمقها حوالي 50 مترًا (حوالي 160 قدمًا).
لذلك لم تتدفق المياه المالحة شمالًا حتى غرق جرينلاند-اسكتلندا ريدج أسفل هذا الخط الهالوكليني. فقط عندما حدث ذلك يمكن أن تكتسح المياه المالحة الكثيفة للمحيط الأطلسي القطب الشمالي أخيرًا.
هذا "التأثير البسيط" - المياه المالحة الأكثر دفئًا التي تتدفق شمالًا والمياه العذبة الباردة تنتشر جنوبًا - غيرت إلى الأبد محيطات القطب الشمالي والمحيط الأطلسي. إلى جانب إضافة المياه المالحة والحرارة إلى القطب الشمالي ، فقد ساعد أيضًا في إطلاق تيارات المحيط الأطلسي الرئيسية الموجودة اليوم. تنشأ هذه التيارات من الاختلافات في كثافة الماء ودرجة الحرارة.
كيارا بوريلي عالمة جيولوجيا بجامعة روتشستر بنيويورك. لم يشارك بوريلي في الدراسة الجديدة. ومع ذلك ، فقد بحثت في مناخ الأرض والمحيطات خلال الإطار الزمني المصمم هنا. استنتج بوريلي أن الدراسة تتناسب تمامًا مع النقاش طويل الأمد حول كيفية تأثير جرينلاند واسكتلندا ريدج على المحيطات والمناخ. تقول ، "يضيف هذا قطعة من اللغز إلى كيفية بدء الاتصال."
