مساهمة إعادة تبلور جليد البحر في الحزمة الثلجية القطبية

قصة مخفية في ثلوج القطب الشمالي

قد تبدو الثلوج التي تغطي جليد البحر في القطب الشمالي كغطاء أبيض بسيط، لكن هذه الدراسة تكشف أنها تنمو بهدوء من الأسفل كما من السماء. بدلاً من أن تكون مجرد أمطار متجمدة، جزء من هذا الثلج يُعاد تدويره من جليد البحر الذي تحوّل إلى بخار ثم جمد مجدداً في طبقات أعلى. فهم هذا التبادل الخفي بين جليد البحر والثلج مهم لأن له تأثيراً على كمية الضوء الشمسي التي تنعكس، وعلى حركة الغازات بين المحيط والهواء، وعلى توقعاتنا لتغير المناخ في القطب الشمالي الذي يدفأ بسرعة.

الثلج ينمو من الجليد إلى الأعلى

يجلس الثلج على جليد البحر بين عالمين مختلفين تماماً: غلاف جوي قارس في الأعلى ومياه محيطية أدفأ نسبياً في الأسفل. هذا التباين الحراري يخلق فروقاً عمودية قوية في درجات الحرارة عبر الثلج، والتي بدورها تدفع بخار الماء للصعود من الجليد. أثناء تحرك هذا البخار عبر المسامات الهوائية الدقيقة في الثلج وإعادة تجمده، يعيد تشكيل بلورات الثلج إلى هياكل أكبر وأكثر هشاشة تُعرف باسم «عمق الهوار» (depth hoar). أشارت أعمال سابقة في تربة التندرا إلى أن جليد الأرض قد يضيف قدراً صغيراً من الكتلة إلى الثلج الأعلى، لكن حتى الآن لم يقم أحد بقياس هذه العملية عبر جليد البحر المنجرف في القطب الشمالي.

اتباع أثر الماء الثقيل

انضم الباحثون إلى حملة MOSAiC التي امتدت عاماً وانجرفت مع جليد حزمة القطب الشمالي بين أواخر 2019 وربيع 2020. في أكثر من مئة موقع معرف على صفيحة جليدية مركزية، حفروا مراراً حفر ثلجية وقيَسوا عمق الثلج وكثافته ودرجة حرارته من السطح حتى تلامس الثلج للجليد. والأهم من ذلك أنهم جمعوا أكثر من 500 عينة ثلج والعديد من أعمدة جليد البحر لتحليل «بصمات» جزيئات الماء الطبيعية: الأشكال الثقيلة والخفيفة للهيدروجين والأكسجين. ولأن لجليد البحر ولبروق الثلج تواقيع نظيرية مميزة، فإن أي دخل لبخار الماء من الجليد إلى الثلج يترك علامة يمكن تمييزها في هذه النسب.

دليل على تغذية الثلج من الأسفل

أظهرت القياسات أن فروق درجات الحرارة داخل الثلج كانت غالباً قوية للغاية، حيث تجاوزت معظم الحفر العتبة المتوقعة لنمو البلورات السريع وحركة البخار. في تقريبا كل ملف عمودي للثلج، كانت بضع السنتيمترات السفلية من الثلج—فوق الجليد مباشرة—أغنى بكثير بالأكسجين الثقيل مقارنةً بطبقات السطح، وأقرب في التركيب إلى جليد البحر الموجود أدناه. وفي الوقت نفسه، كان الجزء السفلي من الغطاء الثلجي يميل إلى أن يصبح أقل كثافة وأكثر تحوُّلاً هيكلياً، وهو ما يتوافق مع تدفق البخار الصاعد وإعادة التبلور. كما ساعد مقياس نظيري إضافي يُدعى فائض الديوتيريوم (deuterium-excess) على استبعاد تفسيرات أخرى مثل تلوث الملح من رذاذ البحر أو الفيض، مما عزز الحجة بأن الإشارة ناتجة عن بخار يصعد من الجليد.

كمية الثلج الجديدة القادمة من جليد البحر؟

لتقدير مقدار الثلج الذي نشأ فعلاً من جليد البحر، جمع الفريق بين نهجين مكمِّلين. أولاً، استخدموا نتائج تجارب مخبرية محكومة، حيث وُضع ثلج فوق لوح جليدي وتعرّض لانحدار حراري معروف وتم تتبُّع فقدان الجليد بدقة. من خلال تحجيم تلك العلاقة مع درجات الحرارة وظروف البخار الواقعية المقاسة أثناء MOSAiC، حسبوا مقدار الجليد الذي كان يجب أن يتسامي ويُعاد ترسيبه في الثلج. وأدى ذلك إلى ما يعادل نحو 4 سنتيمترات من عمق الثلج المُضاف من الأسفل خلال فصل الشتاء. ثانياً، طبقوا نموذج خلط بسيط على بيانات النظائر، مع اعتبار تساقط الثلج الجوي وجليد البحر كمصدرين نهائيين. وأشارت هذه التحليل إلى مساهمة أكبر: في المتوسط، يمكن تتبُّع نحو ثلث كتلة الثلج، ما يعادل حوالي 6 سنتيمترات من الثلج، إلى إعادة تبلور جليد البحر.

لماذا هذا الأمر مهم في قطب شمالي دافئ

على الرغم من أن كل تقدير ينطوي على حالات عدم يقين، تظهر النتائج مجتمعة أن جليد البحر ليس مجرد منصة للثلج، بل مورد نشط له. مع استمرار الاحترار في القطب الشمالي وتغير أعماق الثلج والرياح والانحدارات الحرارية، سيؤثر هذا النمو الخفي من الأسفل على سمك الثلج وكثافته، وعلى سهولة هروب الحرارة من المحيط، وعلى كيفية تخزين الشوائب والمواد الكيميائية أو إطلاقها. للقراء غير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن الحزمة الثلجية القطبية مبنية جزئياً من جليد البحر المعاد تدويره، والاعتراف بهذه العملية سيساعد على تحسين نماذج المناخ وتفسير صور الأقمار الصناعية وفهمنا الأوسع لكيفية استجابة المحيط المغطى بالجليد لتغير المناخ.

الاستشهاد: Macfarlane, A.R., Mellat, M., Dadic, R. et al. The contribution of sea-ice recrystallization to the Arctic snowpack. Nat Commun 17, 2429 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68762-0

الكلمات المفتاحية: ثلوج القطب الشمالي, جليد البحر, بخار الماء, نظائر مستقرة, تغير المناخ