كشف العلماء عن لغز مناخي عمره 700 مليون سنة

وصلت انبعاثات الكربون البركانية إلى أدنى مستوياتها على الإطلاق، مما أدى إلى عصر جليدي عالمي استمر 57 مليون سنة.

استخدم الجيولوجيون الأستراليون نمذجة الصفائح التكتونية لتحديد أسباب مناخات العصر الجليدي المتطرفة على الأرض منذ 700 مليون سنة.

دراسة، منشورة جغرافية، يساعدنا على فهم وظيفة منظم الحرارة المدمج في الأرض، والذي يمنع الأرض من التورط في وضع الحرارة الزائدة. كما يوضح مدى حساسية المناخ العالمي لتركيز الكربون في الغلاف الجوي.

وقالت المؤلفة الرئيسية للدراسة، زميلة ARC Future، الدكتورة أدريانا دوتكيويتز: “تخيل الأرض متجمدة تمامًا”. “وهذا ما حدث منذ حوالي 700 مليون سنة؛ ومن القطبين إلى خط الاستواء، كان الكوكب مغطى بالجليد وانخفضت درجات الحرارة. ومع ذلك، ما الذي يسبب هذا هو سؤال مفتوح.

منذ 717–664 مليون سنة مضت، تشكلت ستورت رواسب جليدية من نهر ستورتيان الجليدي بالقرب من محمية غابة أرجارولا، شمال سلسلة جبال فلندرز، أستراليا. تشير الكاتبة الرئيسية للبحث، الدكتورة أدريانا دوتكيفيتش، من كلية علوم الأرض بجامعة سيدني، إلى طبقة سميكة من الرواسب الجليدية. الائتمان: البروفيسور ديتمار مولر / جامعة سيدني

“نعتقد أننا حللنا اللغز الآن: إن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البركانية المنخفضة تاريخياً أصبحت الآن مدعومة بتجوية أكوام كبيرة من الصخور البركانية في كندا؛ وهي عملية تمتص ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي”.

رؤى جيولوجية من نطاقات فلندرز

كان المشروع مستوحى من الحطام الجليدي الذي خلفه التجلد القديم في هذه الفترة، والذي يمكن رؤيته بشكل مذهل في سلسلة جبال فلندرز في جنوب أستراليا.

وقد دفعت رحلة ميدانية جيولوجية حديثة إلى سلاسل الجبال، بقيادة المؤلف المشارك البروفيسور آلان كولينز من جامعة أديلايد، الفريق إلى استخدامها. جامعة سيدني تبحث نماذج الكمبيوتر الخاصة بقضمة الأرض في سبب هذا العصر الجليدي ومدته الطويلة بشكل استثنائي.

منذ 717 إلى 660 مليون سنة مضت، كانت الأرض مغطاة بالجليد والثلوج – أي 57 مليون سنة من العصر الجليدي. اكتشف علماء الجيولوجيا في جامعة سيدني، بقيادة الدكتورة أدريانا دوتكيفيتش والبروفيسور ديتمار مولر، سببًا محتملاً: المستويات المنخفضة باستمرار لثاني أكسيد الكربون البركاني في الغلاف الجوي. يُظهر هذا الفيديو تحركات القارات (الرمادية) وحدود الصفائح (البرتقالية) منذ ما بين 850 و540 مليون سنة مضت. (تظهر ندفات الثلج خلال فترات “الأرض كرة الثلج”.) الائتمان: بن ماثر وديتمار مولر / جامعة سيدني

التجلد الستورتي وتكتونية الصفائح

استمر العصر الجليدي الممتد، المعروف أيضًا باسم العصر الجليدي Sturdian على اسم تشارلز ستورت، وهو مستعمر أوروبي في وسط أستراليا في القرن التاسع عشر، من 717 إلى 660 مليون سنة مضت، قبل وجود الديناصورات والحياة النباتية المعقدة على الأرض.

وقال الدكتور دوتكيفيتش: “تم اقتراح أسباب مختلفة لبدء وانتهاء هذا العصر الجليدي الشديد، ولكن الجانب الأكثر غموضا هو سبب استمراره لمدة 57 مليون سنة، وهي فترة زمنية يصعب علينا نحن البشر تخيلها”.

عاد الفريق إلى نموذج الصفائح التكتونية الذي يُظهر تطور القارات وأحواض المحيطات في وقت ما بعد تفكك قارة رودينا العملاقة القديمة. لقد دمجوها مع نموذج حاسوبي يحسب ثاني أكسيد الكربون₂ تفريغ الغازات من البراكين تحت الماء – عند حواف وسط المحيط – الأماكن التي تنفصل فيها الصفائح وتولد قشرة محيطية جديدة.

الدكتورة أدريانا دوتكيويتز من كلية علوم الأرض بجامعة سيدني، فلندرز رينجس، جنوب أستراليا. الائتمان: جامعة سيدني

دور ثاني أكسيد الكربون والتغير المناخي الجغرافي

وسرعان ما أدركوا أن بداية العصر الجليدي Sturdian كان مرتبطًا على وجه التحديد بانخفاض ثاني أكسيد الكربون البركاني على الإطلاق.₂ الانبعاثات. بالإضافة إلى ذلك، شركة₂ كان التفريغ منخفضًا نسبيًا طوال العصر الجليدي.

وقال الدكتور دوتكيفيتش: “في ذلك الوقت، لم تكن هناك حيوانات متعددة الخلايا أو نباتات برية على الأرض. وكان تركيز الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي يتحدد بالكامل تقريبًا بواسطة ثاني أكسيد الكربون”.₂ تستهلك عمليات إطلاق الغازات البركانية وتجوية صخور السيليكات ثاني أكسيد الكربون₂“.

وقال المؤلف المشارك البروفيسور ديتمار مولر من جامعة سيدني: “لقد حكمت الجغرافيا المناخ في هذا الوقت. نعتقد أن العصر الجليدي الستيردياني بدأ بسبب تدفق مزدوج: إعادة توجيه الصفائح التكتونية أدت إلى تقليل الغاز البركاني إلى الحد الأدنى، في حين استهلكت مقاطعة بركانية قارية في كندا ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.₂.

بالنظر نحو محمية غابة أركارولا في سلسلة جبال فلندرز، حيث تتشكل سلسلة من التلال البارزة في منتصف الصورة على اليسار، مع رواسب جليدية من تكوين ستورت من التجلد الستورتيان منذ 717-664 مليون سنة. الائتمان: البروفيسور ديتمار مولر / جامعة سيدني

“ونتيجة لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي₂ وانخفض النهر الجليدي إلى المستوى الذي كان يبدأ فيه – أقل من 200 جزء في المليون، أي أقل من نصف مستوى اليوم.

يثير عمل الفريق أسئلة مثيرة للاهتمام حول مستقبل الأرض على المدى الطويل. أ وقد تم اقتراح نظرية حديثة في الـ 250 مليون سنة القادمة، ستتطور الأرض نحو بانجيا ألتيما، وهي قارة عملاقة شديدة الحرارة لدرجة أن الثدييات ستنقرض.

ومع ذلك، فإن الأرض حاليًا أيضًا على مسار انخفاض ثاني أكسيد الكربون البركاني₂ ستزداد الانبعاثات والاصطدامات القارية وستتباطأ الصفائح. لذلك، ربما تتحول بانجيا ألتيما إلى كرة ثلج مرة أخرى.

وقال الدكتور دوتكيفيتش: “مهما كان ما يخبئه المستقبل، فمن المهم أن نلاحظ أن تغير المناخ الجيولوجي من النوع الذي تمت دراسته هنا يحدث ببطء شديد. ناساإن تغير المناخ الناجم عن النشاط البشري يحدث بمعدل أسرع بعشر مرات مما شهدناه من قبل.

المرجع: أدريانا دوتكيويتز، أندرو س. ميريديث، آلان س. كولينز، بن ماثر، لورين إيلانو، سابين زاهيروفيتش، و ر. “فترة من التجلد الجليدي “الأرضي الثلجي” المرتبط بتدفق منخفض بشكل استثنائي في منتصف المحيط” بقلم ديتمير مولر.

تم تمويل هذه الدراسة من قبل مجلس البحوث الأسترالي.