تأثيرات ماء الذوبان ومضخة البرودة تطغى على سيطرة المناخ على حجم الحبيبات في جليد الأنهار الجليدية متعددة الحرارة

لماذا تهمنا حبيبات الجليد في الأنهار الجليدية

غالبًا ما تُعامل الأنهار الجليدية ككتب تاريخ مجمدة: عبر حفر أنوية جليدية وقياس حجم بلورات الجليد الصغيرة، يأمل العلماء في إعادة بناء درجات الحرارة والعواصف الماضية. تسأل هذه الدراسة على نهر جليدي جبلي عالٍ في غرب الصين سؤالًا بسيطًا لكن جوهريًا: هل يمكننا فعلاً الوثوق بحجم حبيبات الجليد في مثل هذه الأنهار الجليدية لنعرف المناخ القديم؟ يتضح أن الجواب أكثر تعقيدًا مما افترض كثيرون — وقد يَدْفع لإعادة التفكير في كيفية قراءة هذه الأرشيفات المتجمدة.

نهر جليدي جبلي ذو شخصية منقسمة

تركز البحث على نهر مياوِرغو الجليدي في الجزء الشرقي من سلسلة تيان شان على حافة صحراوي جوبي وتكلماكان. وعلى عكس الصفائح الجليدية السميكة والعميقة في غرينلاند أو القارة القطبية الجنوبية، هذا نهر جليدي متعدد الحرارة: أجزاء منه عند نقطة الانصهار وتحتوي ماءً سائلًا، بينما تظل طبقات أعمق أبرد بكثير وملتصقة بالصخور القاعية. حفر الفريق نواة جليدية بطول 58.7 مترًا حتى الصخر واختاروا اثني عشر عينة، معظمها من القسم السفلي القريب من القاعدة حيث تعرض الجليد للتشوه والتمدد لفترات طويلة. ثم أعدوا شرائح رقيقة جدًا من الجليد وفحصوها بمجاهر متخصصة لقياس حجم الحبيبات وشكلها والاتجاهات التي تشير إليها البلورات. تكشف هذه الدلائل الميكروتركيبية كيف نما الجليد وتغير عبر الزمن، وما إذا كان ذلك النمو يعكس ظروف المناخ أم شيئًا آخر.

عندما يعيد ماء الذوبان كتابة السجل

في الصفائح الجليدية القطبية، عادة ما يزداد حجم الحبيبات بسلاسة مع العمق والعمر، وكثيرًا ما تتوافق الحبيبات الأصغر مع فترات أبرد في ماضي الأرض. هذا النمط يدعم فكرة أن حجم الحبيبات هو مؤشر مناخي مفيد. في جليد مياوِرغو العميق، القصة مختلفة. وجد العلماء نطاقًا واسعًا جدًا من أحجام الحبيبات على نفس الأعماق، بما في ذلك حبيبات كبيرة للغاية إلى جانب حبيبات أصغر بكثير. ربط التحليل الدقيق الحبيبات الكبيرة بحلقات متكررة من تسرب ماء الذوبان السطحي إلى أسفل عبر قنوات في الثلج والفيرن، ثم إعادة تجمّده أعمق داخل النهر الجليدي. هذه العملية — المسماة تغلغل وإعادة تجمّد ماء الذوبان — تضخ حرارة وماءً داخل الجليد، مما يسمح لبعض الحبيبات بالنمو بسرعة على حساب جيرانها. لاحظ الفريق أيضًا بقايا بلورات جليد أقدم لم تذُب وأدلة على أن الحبيبات انكسرت وتدوّرت قبل أن تندمج مجددًا، عملية تعرف بإعادة التبلور الدوراني. معًا، هذه التأثيرات المدفوعة بالذوبان والآليات الميكانيكية تُخبّط أي علاقة بسيطة بين حجم الحبيبات والمناخ في وقت سقوط الثلج لأول مرة.

مضخة البرودة الخفية في الصخر القاعي

فاجأهم اكتشاف آخر في قياسات الحرارة داخل الجُفرة. في كثير من الأنهار الجليدية، يزداد دفء الجليد مع العمق بسبب حرارة الأرض الداخلية والتمدّد البطيء للجليد. في مياوِرغو، تنخفض درجات الحرارة بدلًا من ذلك من حوالي −7 °م عند 30 مترًا إلى نحو −8.3 °م قرب القاع، ويبقى النهر الجليدي متجمدًا على صخرته القاعية. لشرح هذا النمط غير المألوف، يقترح المؤلفون ما يسمونه «تأثير مضخة البرودة». في هذا التصور، تعمل منطقة قاعية باردة وعالية أعلى في المنبع كمبرد طويل الأمد. وبما أن الصخور المحيطة تنقل الحرارة جيدًا، تُجرّ الحرارة من منطقة أخف قليلًا في الأسفل باتجاه هذا المصدر البارد باستمرار. يتدفق الحرارة عبر كل من الجليد والصخر، مبرّدًا النهر الجليدي العميق بشكل طفيف ومحدّدًا مدى سرعة نمو الحبيبات. تشير حسابات بسيطة لتدفق الحرارة إلى أن هذه المضخة الباردة قد تزيل طاقة كافية — بترتيب الكيلوواط — لموازنة جزء من الاحترار المعتاد من الأسفل. هذا يعني أن الجيولوجيا والتضاريس المحلية، وليس فقط درجة حرارة الهواء، تساهم في ضبط الظروف الحرارية التي تتحكم في نمو الحبيبات.

لماذا يفشل حجم الحبيبات كمقياس مناخي بسيط

لاختبار ما إذا كان حجم الحبيبات لا يزال يحمل إشارة مناخية، قارن الباحثون قياساتهم بعدة مؤشرات: مستويات الغبار في نفس النواة، تدرجات الحرارة داخل الجليد، وسجلات نظائر الأكسجين من أنوية جليدية قريبة على هضبة التبت التي تتتبع تقلبات مناخية أوسع في نصف الكرة الشمالي. لم يجدوا رابطًا ثابتًا بين حجم الحبيبات وهذه المؤشرات المناخية. لم تتطابق قمم الغبار، التي عادة ما تشير إلى فترات أكثر جفافًا ورياحًا وغالبًا أبرد، مع تغيّر حجم الحبيبات، وكان سجل نظائر الأكسجين المحلي مشوَّهًا بنفسه بالذوبان. أظهرت الاختبارات الإحصائية أن تقريبًا كل العلاقات بين حجم الحبيبات والمتغيرات المرتبطة بالمناخ كانت ضعيفة أو عالية الشك. الارتباط القوي الوحيد، بين حجم الحبيبات وتدرّج الحرارة داخل الجليد، استند إلى عدد قليل جدًا من نقاط البيانات ويجب التعامل معه كمؤقت. عمومًا، تشير الأدلة إلى تاريخ بنيوي دقيق تهيمن عليه إعادة ترتيب الحبيبات المدفوعة بماء الذوبان ومضخة البرودة التي تضع الخلفية الحرارية، بدلاً من تسجيل مباشر وغير مضطرب لدرجات حرارة الهواء الماضية.

إعادة التفكير في الرسائل المحبوسة داخل الجليد

للقراء العامين، الرسالة الأساسية هي أن ليس كل جليد الأنهار الجليدية يروي قصة مناخه بشكل مباشر وبسيط. في الأنهار الجليدية الجبلية متعددة الحرارة مثل مياوِرغو، يُطغى حجم حبيبات الجليد بشدة بتدفق ماء الذوبان، وإعادة تجمّعه، وإعادة تشكيل الجليد، وبتدفقات حرارة خفية عبر الصخور المحيطة. ونتيجة لذلك، لا يمكن اعتبار حجم الحبيبات هنا كميزان بسيط للمناخ الماضي. بدلاً من ذلك، تحفظ هذه الأنهار الجليدية قصة أكثر تعقيدًا عن حركة الماء والجيولوجيا المحلية وتدرجات الحرارة. قد يجد العمل المستقبلي مؤشرات ميكروتركيبية جديدة وأكثر موثوقية — مثل شكل الحبيبات بدلًا من حجمها وحده — لكن حتى الآن تحذر هذه الدراسة من أن قراءة تاريخ المناخ من أحجام حبيبات أنهار الجليد الجبلية تتطلب حذرًا كبيرًا.

الاستشهاد: Li, Y., Fu, C. Meltwater and cold pump effects override climate control of grain size in polythermal glacier ice. Sci Rep 16, 5692 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35538-x

الكلمات المفتاحية: بنية دقيقة للجليد في الأنهار الجليدية, أنوية الجليد, إعادة تجمّد ماء الذوبان, تأثير مضخة البرودة, مؤشرات المناخ القديمة