زیردریایی رباتیک در زیر یخهای قطب جنوب چه کشف کرد؟
یک زیردریایی بدون سرنشین که در حال نقشهبرداری از قفسه یخی داتسون در غرب قطب جنوب بود، ساختارهای عجیبی را در زیر یخها شناسایی کرد، سپس پس از حرکت حدود ۱۰ مایل به سمت مرکز قفسه یخی، ارتباطش قطع شد و ناپدید شد.
این وسیله که «ران» نام دارد، هفتهها در حال اسکن منطقهای یخی به وسعت حدود ۵۰ مایل مربع بود و الگوهایی را آشکار کرد که مدلهای ساده ذوب یخ را زیر سؤال میبرند.
ماموریت زیردریایی Ran زیر قفسه یخی داتسون
این پروژه تحت هدایت «آنا وهلین»، استاد فیزیک اقیانوسشناسی در دانشگاه گوتنبرگ انجام شد. او ماموریتهای Ran را در غرب قطب جنوب هماهنگ میکرد.
تمرکز پژوهش او روی این موضوع است که چگونه جریانهای اقیانوسی، قفسههای یخی را از زیر فرسایش میدهند و پایداری یخچالها، سطح آینده دریاها را تغییر میدهند.
Ran یک وسیله زیرآبی خودران است؛ یک زیردریایی رباتیک که میتواند ساعتها بهصورت مستقل زیر یخ حرکت کند.
در جریان ماموریت سال ۲۰۲۲، Ran به مدت ۲۷ روز زیر یخ شناور داتسون حرکت کرد و در نهایت حدود ۱۱ مایل وارد حفره پنهان زیر یخ شد.
هدف این ماموریت، توضیح تفاوت شدید میان بخش شرقی ضخیمتر و کندترِ قفسه یخی داتسون با بخش غربی نازکتر و سریعترِ آن بود.
Ran ساختارهای عجیب دید، سپس ناپدید شد
Ran با استفاده از سونار، ۵۴ مایل مربع از سطح زیرین قفسه یخی داتسون را نقشهبرداری کرد. این نقشهها فلاتهای صاف، پلههای طبقاتی، حفرههای قطرهای شکل را نشان دادند که همگی بر اثر ذوب از پایین ایجاد شده بودند.
در بخش شرقی، مرکزی، Ran تراسهای یخی پلکانی را مشاهده کرد، در حالی که بخش غربی سطحی صافتر با کانالها، فرورفتگیهای قاشقی شکل داشت.
هیچیک از این تراسها یا حفرههای قطرهای در تصاویر ماهوارهای دیده نمیشوند، به همین دلیل تا پیش از ماموریت Ran کاملاً پنهان مانده بودند.
آب گرم اعماق، ذوب نامتقارن یخها
در اطراف قطب جنوب، جریانی گرم و شور به نام «آب عمیق حلقوی» از اقیانوس جنوبی وارد منطقه میشود و قفسههای یخی را از پایین ذوب میکند.
دادههای ماهوارهای از داتسون نشان میدهند کانالهای ذوب سالانه حدود ۴۰ فوت یخ از دست میدهند؛ الگویی که با ورود آب گرم مرتبط است.
تحلیل اندازهگیریهای زیر داتسون نشان میدهد این قفسه یخی بین سالهای ۱۹۷۹ تا ۲۰۱۷ حدود ۰.۰۲ اینچ به افزایش سطح دریاها اضافه کرده است.
نقشههای زیر یخ نشان میدهند این جریان گرم بیشتر فرسایش را در بخش غربی داتسون متمرکز کرده، در حالی که آب سردتر از بخش شرقی محافظت میکند.
تراسها، حفرههای قطرهای، آشفتگی جریانها
در مناطقی که جریان آب آهسته حرکت میکند، پایه یخ شبیه سکوهای پلکانی است. این ساختارها زمانی شکل میگیرند که ذوب، لایههای صاف را فرسایش میدهد و پلههای کوچک باقی میگذارد.
در نواحی با خروجی سریعتر، جریانها سطوح صافتری همراه با شیارها ایجاد میکنند؛ جایی که آشفتگی ناشی از لغزش لایههای آب، ذوب سریع را تشدید میکند.
برخی حفرهها قطرهای شکل هستند و طول آنها به ۹۸۴ فوت، عمق آنها به ۱۶۴ فوت میرسد. این ساختارها توسط جریانهای نزدیک به پایه یخ ایجاد شدهاند.
در بخشهای دیگر، فلاتهای پلکانی احتمالاً نشاندهنده ورود دورهای آب کمی گرمتر به حفره زیر یخ هستند؛ آبی که طی سالها بهآرامی لایههای یخ را جدا کرده است.
شکافهایی که از پایین گسترش پیدا میکنند
Ran همچنین شکافهایی را تصویربرداری کرد که تمام ضخامت قفسه یخی را قطع میکنند. بسیاری از این شکافها در پایه خود بر اثر ذوب، پهنتر و صافتر شدهاند.
دادههای ماهوارهای نشان میدهند برخی از این ترکها از دهه ۱۹۹۰ باز بودهاند و قدیمیترین شکافها عمیقترین آثار ذوب را دارند.
در این شکافهای باریک، آب با سرعت بیشتری حرکت میکند و گرمای بیشتری را به دیوارههای یخی منتقل میکند. این موضوع شکافها را به مسیرهای پنهان از دست رفتن یخ تبدیل کرده است.
از آنجا که بیشتر مدلهای رایانهای ذوب یخ را بهصورت کلی بررسی میکنند، معمولاً نقش شکافها، کانالها در هدایت آب گرم و تمرکز آسیب را نادیده میگیرند.
پیامدهای این کشف برای افزایش سطح دریاها
دادههای ترکیبی ماهوارهای، اقلیمی نشان میدهند از سال ۱۹۷۹ تاکنون، ذوب یخهای قطب جنوب حدود ۰.۵۵ اینچ به سطح دریاها افزوده است.
بخش بزرگی از این کاهش یخ مربوط به غرب قطب جنوب است؛ جایی که قفسههای یخی مانند داتسون روی حوضههای عمیقی شناور هستند که جریانهای گرم به آنها دسترسی دارند.
زمانی که این قفسههای شناور نازک یا متلاشی میشوند، دیگر نمیتوانند از یخهای خشکی پشت سر خود پشتیبانی کنند. در نتیجه، یخچالها سریعتر حرکت میکنند و سطح دریاها با سرعت بیشتری بالا میآید.
درک نحوه فرسایش پایه داتسون توسط آب گرم، به پژوهشگران کمک میکند پیشبینی دقیقتری از واکنش یخچالهای دوردست به گرمایش زمین داشته باشند.
چالشهای ماموریت قفسه یخی داتسون
Ran بدون ارتباط لحظهای فعالیت میکرد، زیرا امواج رادیویی، سیگنالهای GPS نمیتوانند از صدها فوت یخ جامد عبور کنند.
به همین دلیل، این زیردریایی به سیستمهای ناوبری، ابزارهای صوتی متکی بود تا موقعیت خود را نسبت به بستر دریا، سطح زیرین یخ تشخیص دهد.
ماموریتهای معمولی بین چند ساعت تا بیش از یک روز طول میکشیدند؛ بنابراین هر مشکلی در اعماق زیر یخ تا زمان بازگشت Ran نامشخص باقی میماند.
با وجود این خطرات، تیم تحقیقاتی در سال ۲۰۲۲ موفق شد ۱۴ ماموریت زیر یخی موفق انجام دهد و دادههای ارزشمندی برای یخشناسان، اقیانوسشناسان جمعآوری کند.
لحظه ناپدید شدن زیردریایی Ran
وقتی پژوهشگران دوباره به داتسون بازگشتند، Ran برای گسترش نقشهها، اندازهگیریها به زیر یخ فرستاده شد.
آنا وهلین گفت: «دیدن ناپدید شدن Ran در اعماق تاریک و ناشناخته زیر یخ، در حالی که بیش از ۲۴ ساعت بدون ارتباط در حال انجام ماموریت بود، واقعاً ترسناک است.»
وقتی Ran در محل تعیینشده ظاهر نشد، تلاشها برای برقراری ارتباط شکست خورد و جستجوها هیچ سیگنال یا بقایایی پیدا نکردند.
از آنجا که هیچ ارتباط مستقیمی وجود نداشت، تیم تحقیقاتی تنها میتواند درباره علت حادثه گمانهزنی کند؛ از نقص فنی گرفته تا برخورد با برآمدگیهای یخی.
میراث علمی Ran در قفسه یخی داتسون
با وجود از دست رفتن Ran، ماموریتهای قبلی آن دیدگاه دانشمندان را درباره تعامل یخ، اقیانوس در این حفره دورافتاده کاملاً تغییر داد.
این نقشهها نشان میدهند زیر قفسههای یخی میتواند شامل تراسها، کانالها، شکافها، ساختارهای قطرهای باشد که هرکدام واکنش متفاوتی به جریانهای اقیانوسی دارند.
افزودن این ساختارها به مدلهای اقلیمی میتواند پیشبینی سرعت از دست رفتن یخهای غرب قطب جنوب در آینده را دقیقتر کند.
در حال حاضر، نقشههای دقیقی که Ran ارسال کرده، پنجرهای کمنظیر به سازوکار پنهان ذوب یخهای قطب جنوب باز کردهاند؛ جایی که هنوز بخش بزرگی از آن ناشناخته باقی مانده است.
این مطالعه در نشریه Science Advances منتشر شده است.
جمعبندی
ماموریت زیردریایی Ran نشان داد زیر یخهای قطب جنوب ساختارهایی پیچیده، ناشناخته وجود دارد که میتوانند روند ذوب یخها، افزایش سطح دریاها را تغییر دهند.
نظر شما درباره این کشف عجیب زیر یخهای قطب جنوب چیست؟ دیدگاه خود را با ما به اشتراک بگذارید.
