استخدم علماء الجيولوجيا الأستراليون نمذجة الصفائح التكتونية لتحديد السبب الأكثر احتمالا وراء مناخ العصر الجليدي الشديد في تاريخ الأرض، منذ أكثر من 700 مليون سنة.
تساعد الدراسة، التي نشرت في مجلة الجيولوجيا، على فهم عمل 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 أن الأرض متجمدة بالكامل تقريبًا”، “هذا ما حدث منذ حوالي 700 مليون سنة؛ كان الكوكب مغطى بالجليد من القطبين إلى خط الاستواء وانخفضت درجات الحرارة. ومع ذلك، فإن السبب وراء ذلك لا يزال سؤالًا مفتوحًا”.
وأضافت “نعتقد الآن أننا حللنا اللغز: انخفاض تاريخي في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البركانية، بمساعدة التجوية لكومة كبيرة من الصخور البركانية فيما يعرف الآن بكندا؛ وهي عملية تمتص ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي”.
الحطام الجليدي الذي خلفه التجلد القديم
المشروع مستوحى من الحطام الجليدي الذي خلفه التجلد القديم من هذه الفترة والذي يمكن ملاحظته بشكل مذهل في سلسلة جبال فلندرز في جنوب أستراليا.
دفعت رحلة ميدانية جيولوجية حديثة إلى سلسلة الجبال، بقيادة المؤلف المشارك البروفيسور آلان كولينز من جامعة أديلايد، الفريق إلى استخدام نماذج الكمبيوتر EarthByte بجامعة سيدني للتحقيق في السبب والمدة الطويلة بشكل استثنائي لهذا العصر الجليدي.
امتد العصر الجليدي الممتد، والذي يُطلق عليه أيضًا اسم التجلد الستورتي نسبة إلى المستكشف الاستعماري الأوروبي لوسط أستراليا في القرن التاسع عشر، تشارلز ستورت، من 717 إلى 660 مليون سنة مضت، وهي فترة سبقت وجود الديناصورات والحياة النباتية المعقدة على الأرض.
قال الدكتور دوتكيفيتش: “لقد تم اقتراح أسباب مختلفة وراء بداية هذا العصر الجليدي الشديد وانتهاءه، ولكن الجانب الأكثر غموضًا 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، وقاموا بتوصيله بنموذج حاسوبي يحسب تفريغ غاز ثاني أكسيد الكربون من البراكين تحت الماء على طول حواف وسط المحيط، وهي المواقع التي تتباعد فيها الصفائح وتولد قشرة محيطية جديدة.
بداية العصر الجليدي الستورتيان
وسرعان ما أدركوا أن بداية العصر الجليدي الستورتيان ترتبط بدقة بانخفاض غير مسبوق في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البركانية، بالإضافة إلى ذلك، ظل تدفق ثاني أكسيد الكربون منخفضًا نسبيًا طوال مدة العصر الجليدي.
قال الدكتور دوتكيويتز: “في ذلك الوقت، لم تكن هناك حيوانات متعددة الخلايا أو نباتات برية على الأرض، كان تركيز الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي محكومًا بالكامل تقريبًا بغاز ثاني أكسيد الكربون المنبعث من البراكين وعمليات التجوية الصخرية السيليكاتية، التي تستهلك ثاني أكسيد الكربون”.
قال المؤلف المشارك البروفيسور ديتمار مولر من جامعة سيدني: “الجيولوجيا هي التي حكمت المناخ في هذا الوقت. نعتقد أن العصر الجليدي الستورتيان بدأ بسبب ضربة مزدوجة: إعادة تنظيم الصفائح التكتونية أدت إلى تقليل تفريغ الغازات البركانية إلى الحد الأدنى، في حين أن العصر الجليدي القاري في الوقت نفسه بدأت المقاطعة البركانية في كندا في التآكل، مما أدى إلى استهلاك ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي .
وأضاف “كانت النتيجة أن ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي انخفض إلى مستوى يبدأ فيه التجلد، والذي نقدر أنه أقل من 200 جزء في المليون، أي أقل من نصف مستوى اليوم.”
يثير عمل الفريق أسئلة مثيرة للاهتمام حول مستقبل الأرض على المدى الطويل. اقترحت نظرية حديثة أنه خلال الـ 250 مليون سنة القادمة، ستتطور الأرض نحو بانجيا ألتيما، وهي قارة عملاقة شديدة الحرارة لدرجة أن الثدييات قد تنقرض.
ومع ذلك، فإن الأرض حاليًا أيضًا تسير على مسار انخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البركانية، مع زيادة الاصطدامات القارية وتباطؤ الصفائح، لذا، ربما تتحول بانجيا ألتيما إلى كرة ثلج مرة أخرى.
قال الدكتور دوتكيفيتش: “مهما كان ما يخبئه المستقبل، فمن المهم أن نلاحظ أن تغير المناخ الجيولوجي، من النوع الذي تمت دراسته هنا، يحدث ببطء شديد، ووفقًا لوكالة ناسا، فإن تغير المناخ الناجم عن الإنسان يحدث بوتيرة أسرع بعشر مرات مما نحن عليه الآن، رأيت من قبل.”