إمداد الحديد لبحر أموندسن في القارة القطبية الجنوبية تهيمن عليه مياه العمق المحيطة والينابيع الجليدية تحت القارية

لماذا يهم ذوبان الجليد في القارة القطبية الجنوبية للحياة في المحيط

بعيداً عن كونه صحراء بيضاء بلا حياة، فإن البحار المحيطة بالقطب الجنوبي تشكّل محركاً حاسماً لمناخ الكوكب وشبكات الغذاء البحرية. النباتات العائمة الصغيرة، أو العوالق النباتية، تمتص ثاني أكسيد الكربون من الجو وتغذي كل شيء من الكريل إلى الحيتان — لكنها لا تزدهر إلا إذا حصلت على ما يكفي من عنصر دقيق أساسي: الحديد. يطرح هذا البحث سؤالاً يبدو بسيطاً لكنه ذو تبعات كبيرة: مع تسارع ذوبان جليد غرب القارة القطبية الجنوبية في عالم أكثر دفئاً، من أين يأتي الحديد الذي يغذي الحياة البحرية القريبة فعلاً؟

طرق خفية تحت الجليد

يركز البحث على رف جليد دوتسون في بحر أموندسن، وهو واحد من أسرع المناطق ذوباناً في غرب القارة القطبية الجنوبية. مياه دافئة ومالحة تُعرف باسم مياه العمق المحيطة المعدلة (mCDW) تزحف إلى الرف القاري على طول قاع البحر وتدخل إلى التجويف تحت الجليد العائم. هناك تذيب الجليد من الأسفل، وتلتقط مياه الذوبان الطازجة، وتتدفق عائدة نحو البحر المفتوح في «مضخة» صاعدة نتيجة الطفو. باستخدام أدوات على السفينة، رسم الفريق بدقة مكان دخول هذه المياه العميقة إلى التجويف ومكان خروج المياه الأخف والمغذية بالذوبان، مما أتاح لهم مقارنة كيمياء المياه الداخلة والخارجة.

تتبع الحديد بوسماته الكيميائية

لفهم مسار الحديد، قاس العلماء كلا من الحديد المذاب — أي الأيونات والجسيمات النانوية الصغيرة التي يمكن للكائنات استخدامها مباشرة — والحديد المحتجز في الجسيمات المعلقة. كما حللوا «بصمة» نظائر الحديد المذابة، وهي تغيّرات طفيفة في نسبة ذرات الحديد الخفيفة إلى الثقيلة تكشف عن كيفية تكوّن هذا الحديد. من خلال حساب متوسط القياسات عبر طبقات التدفق الداخلة والخارجة، تمكنوا من رؤية مقدار الحديد الذي أُضيف داخل التجويف والعمليات المسؤولة عن ذلك.

مياه المحيط العميقة والمصادر الجليدية المخفية تهيمن

تقلب النتائج افتراضاً شائعاً. فقط نحو عُشر الحديد المذاب الخارج من تجويف رف جليد دوتسون في عام 2022 يمكن عزوه لمياه ذوبان الأنهار الجليدية نفسها. كان معظم الحديد المذاب — نحو ثُلثي الكمية — موجوداً أصلاً في المياه العميقة الداخلة، وأُضيف تقريباً ثلث آخر من رواسب قاع البحر بينما كانت تلك المياه تعبر الرف القاري. ومع ذلك حملت كيمياء الحديد المذاب في المخرج إشارة نظيرية مميزة: كانت «أخف» نظيرياً من المياه الداخلة، وهي علامة مميزة للحديد المنبعث في بيئات ناقصة الأكسجين بفعل ميكروبات تقوم بتقليل معادن الحديد كيميائياً.

تشير هذه البصمة إلى مساهم مفاجئ رئيسي في الحديد المشتق من مياه الذوبان: ليس ذوبان رف الجليد نفسه، بل المياه السائلة التي تتدفق تحت الجليد المتصل بالأرض إلى أعلى النهر الجليدي. في هذا النظام الأنبوبي المدفون تحت الجليد، حيث يمكن أن يقتصر وجود الأكسجين لمدد طويلة، تستطيع المجتمعات الميكروبية إنتاج كميات كبيرة من الحديد المختزل ذات بصمة نظيرية خفيفة. ومع أن تفريغ المياه تحت الجليدية يشكّل فقط جزءاً ضئيلاً من حجم الماء الكلي، فإن محتواه من الحديد مرتفع جداً لدرجة أنه يفوق مساهمة ذوبان الجليد داخل التجويف.

الجسيمات كمصدر لإمداد الحديد بطيء الإفراج

بينما كان الحديد المذاب من مياه الذوبان محدوداً نسبياً، تختلف الصورة تماماً بالنسبة للحديد الجزئي. احتوت المياه الخارجة على نحو 50٪ أكثر من الحديد الجزئي مقارنة بالداخل، بما في ذلك جزء كبير «قابل للتحلل» كيميائياً ويمكن أن يذوب تدريجياً. تأتي هذه الجسيمات من عدة عمليات: رواسب تُثار بالقرب من منطقة التأسيس على القاع، ومعادن تُطلق من قاع الرف نتيجة تحلل الجليد، وحديد يعيد الترسب بعد تعرضه للأكسدة داخل التجويف. وبما أن هذه الحبيبات تغوص ببطء، يمكن حملها خارج التجويف ونشرها عبر المياه المفتوحة القريبة، حيث قد تعمل كأسمدة تُطلق الحديد ببطء للعوالق النباتية على مدى أسابيع إلى أشهر.

ماذا يعني هذا لعالم يتدفّأ

للغير متخصصين، الرسالة الأساسية هي أن أرفف الجليد الذائبة لا «تسكب» الحديد ببساطة في المحيط. بدل ذلك، دورها الرئيسي هو العمل كمضخة، تستغل طفو مياه الذوبان الطازجة لرفع المياه العميقة الغنية بالحديد — والحديد من خزانات تحت جليدية مخفية — نحو سطح المحيط حيث تحتاجه الحياة. مع استمرار تغير المناخ في تدفئة المحيط الجنوبي وتسريع فقدان الجليد، من المرجح أن تتقوى هذه المضخة، مما يزيد توصيل الحديد الحيوي المتاح للمياه القريبة. لذلك فإن التنبؤ بالإنتاجية المستقبلية وامتصاص الكربون في المحيط الجنوبي سيتطلب نماذج تلتقط ليس فقط معدلات الذوبان، بل أيضاً خواص المياه العميقة الداخلة، وتفاعلات الرواسب–الماء على قاع البحر، والطرق المائية تحت الجليدية التي لم تُستكشف جيداً تحت طبقة الجليد في أنتاركتيكا.

الاستشهاد: Chinni, V., Steffen, J.M., Stammerjohn, S.E. et al. Iron supply to the Amundsen Sea, Antarctica is dominated by circumpolar deepwater and continental subglacial sources. Commun Earth Environ 7, 162 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03264-x

الكلمات المفتاحية: حديد جنوب المحيط, أرفف الجليد في القارة القطبية الجنوبية, مياه الذوبان تحت الجليد, بحر أموندسن, إنتاجية العوالق النباتية