حدد باحثون من هيئة المسح الجيولوجي الإسرائيلية الدورات المناخية وتأثيراتها على تراكم الرمال والطين في قاع البحر الأبيض المتوسط، وذلك من خلال الجمع بين النتائج التاريخية والنظرية الفلكية
د. يوآف بن دور، هيئة المساحة الجيولوجية الإسرائيلية
لقد مرت حوالي مائة عام منذ أن نشر رجل العنقود والعالم والمهندس وعالم الفلك الصربي ميلوتين ميلانكوفيتش أفكاره الرائدة حول كيفية تأثير التغيرات الطفيفة في مدار الأرض في الفضاء على مناخ الأرض. وفي تلك الأيام وخلال الفترة التي سبقتها، بدأ نشر الأدلة من جميع أنحاء أوروبا، ولاحقا أيضا من "العالم الجديد"، والتي تشير إلى احتمال أن أجزاء كبيرة من السطوح القارية في النصف الشمالي من الكرة الأرضية كانت ذات يوم مغطاة بطبقة سميكة من الجليد. الصخور الضخمة التي تستقر على السهول المستوية والبحيرات المستديرة والوديان الواسعة التي تتميز بشكل الحرف U، دفعت علماء الطبيعة من مختلف المدارس إلى الادعاء بأن كتل كبيرة من الجليد شكلت المناظر الطبيعية الثابتة، ولكنها اختفت منذ فترة طويلة. ومن المفهوم أنه في تلك الأيام لم يكن لدى العلماء القدرة على تحديد عمر الظاهرة (أو، في المصطلحات المهنية، "تاريخها")، ولكن من مراجعة تاريخية لكتابات مختلفة، وكذلك من دراسة أثرية. وبدراسة بقايا النشاط البشري، كان من الواضح أن هذه كانت فترات زمنية طويلة تصل إلى آلاف السنين، وتمتد إلى ما هو أبعد من حدود التاريخ البشري. وفي الوقت نفسه، وقف الباحثون عاجزين في وجه محاولة تفسير كيفية حدوث مثل هذه الظاهرة، وفي كثير من الأحيان تم التخلي عن المنشورات التي تناولت هذه الجوانب أو اعتبارها استثنائية. وكانت جوانب كثيرة من مجالات المعرفة الإنسانية في ذلك الوقت لا تزال في مهدها، وكانت المسائل المختلفة التي تبدو واضحة لنا اليوم، مثل عمر الأرض وعمر النظام الشمسي، لا تزال بعيدة عن نطاق المعرفة المعروفة. .
الفكرة الثورية التي طرحها ميلانكوفيتش فيما يتعلق بالتغير المناخي، نضجت في ذهنه خلال فترة الاعتقال الطويلة التي حكم عليه بها كمواطن صربي سقط في أراضي الإمبراطورية النمساوية المجرية خلال الحرب العالمية الأولى. أساس النظرية هو فهم أن التغيرات الصغيرة في مدار الأرض في الفضاء، والتي تنعكس في زاوية ميل محور دوران الأرض بالنسبة لمستوى ميلكا (المستوى الذي تتحرك عليه الأرض بالنسبة إلى الشمس)، في اتجاه محور دورانها (الذي يشير إليه النجم الشمال)، وفي درجة الإهليلجية لمدارها حول الشمس هو ما يؤثر على زاوية وكمية الإشعاع الذي يصل إليها من الشمس وكما ونتيجة لذلك تسبب تغيرات جذرية في المناخ العالمي البلاد بهذه الطريقة، اقترح ميلانكوفيتش، أن الاختلافات في كمية الإشعاع التي تتلقاها الأرض كل عام، والاختلافات في كمية الإشعاع التي يتلقاها نصف الكرة الأرضية بأكمله (نصف الكرة الشمالي أو الجنوبي) تغير درجة حرارة الأرض على مدى آلاف السنين. تؤدي عمليات التسخين والتبريد لمناطق مختلفة من الأرض، والتي تستمر لآلاف السنين، إلى تمدد وانكماش المنطقة التي تغطيها التربة الصقيعية (القمم الجليدية حول القطبين) والظهور الدوري للعصور الجليدية. والنقطة الأساسية، بحسب فكرة ميلانكوفيتش، هي تبريد نصف الكرة الشمالي بشكل يسمح للجبهة الثلجية بالانتشار جنوبا والبقاء على قيد الحياة حتى الشتاء المقبل، دون ذوبان خلال فصل الصيف. ويتحول الثلج الذي يتراكم إلى جليد، والذي بدوره يساهم في التبريد وتقليل الإشعاع، وذلك لأن الجليد يعيد الإشعاع إلى الفضاء بشكل أكثر فعالية من الأرض أو الماء، بحيث مع تمدد القمم الجليدية يحدث تبريد إضافي، وهو ما بدوره يسمح بتراكم الجليد الإضافي الذي يساهم في تعزيز العملية. يُعرف هذا النوع من العمليات بالتغذية الراجعة الإيجابية، حيث تساهم كل خطوة من خطوات العملية مع بعضها البعض، بحيث "تعزز العملية نفسها". أجرى ميلانكوفيتش حساباته وفقًا للمعرفة الموجودة حول مدار الأرض، وتوصل إلى استنتاج مفاده أن مناخ الأرض "ينبض" وفقًا للدورات والإيقاعات التي تحددها حركة الأرض في الفضاء. ولسوء الحظ، توفي ميلانكوفيتش قبل أن يتم قبول نظريته من قبل المجتمع العلمي، حيث لم يكن لديه بعد الأدوات العلمية لإثباتها أو دحضها. وبعيدًا عن القيود اللغوية، والتي تم حلها إلى حد كبير بفضل ترجمة كتاباته إلى اللغة الإنجليزية في الجامعة العبرية في القدس، كانت الصعوبة الرئيسية التي واجهها المجتمع العلمي في قبول نظرية ميلانكوفيتش حول العلاقة بين حركة الأرض في الفضاء والعصور الجليدية هي عدم القدرة على تحديد عمر الصخور الرسوبية التي تحتوي على معلومات مناخية. وفي الوقت نفسه، منذ نشر النظرية، تم العثور على العديد من التأكيدات لها في رواسب الكهوف والبحيرات وحتى في الرواسب التي تتراكم في قاع البحر. في عام 1976، نشر ثلاثة باحثين بقيادة جي دي هايز دراسة رائدة قاموا فيها بتحليل مقطع عرضي من الرواسب من المحيط الأطلسي التي تم أخذ عينات منها من خلال الحفر، وتغطي حوالي نصف مليون سنة من الوقت الحاضر (أي أثناء الحفر) ، تم استخراج المواد الرسوبية التي يتراوح عمرها من 500,000 سنة قبل الوقت الحاضر إلى يومنا هذا من قاع البحر). وفي قسم الرواسب التي تم أخذ عينات منها أثناء الحفر، عثر الباحثون على هياكل عظمية لمخلوقات صغيرة (العوالق)، تمتص العناصر الأساسية من مياه المحيط. وحدد الباحثون عمر الرواسب في القسم المقترح من الحفر، كما قاموا بقياس التركيب النظائري للأكسجين في الهياكل العظمية للكائنات، وحددوا دورة واضحة تتميز بعدد من الفترات (الأطوال الموجية) تبلغ حوالي 100، 42 و 23 ألف سنة. إن العثور على مثل هذا الدليل القاطع على الدورية المتسقة في مقطع عرضي مستقل من الرواسب المتراكمة في قاع البحر يقدم دليلًا واضحًا على تأثير خصائص الحركة الفلكية للأرض على المناخ العالمي. وقد أصبح هذا المفهوم أقوى منذ ذلك الحين بفضل العديد من النتائج الإضافية من مواقع مختلفة في العالم، بما في ذلك تركيزات ثاني أكسيد الكربون الموجودة في فقاعات الغاز في قلوب الجليد في جرينلاند والقارة القطبية الجنوبية.
وعلى الرغم من التأثير الواضح لحركة الأرض على المناخ، إلا أن العلاقة بينها وبين العمليات المعقدة الأخرى التي تحدث على سطح الأرض ليست واضحة دائمًا، ونستخدم دورات ميلانكوفيتش من قبلنا لإثبات دور هذه الدورة المناخية في العمليات المختلفة. مثال على تأثير تغير المناخ على الصخور الرسوبية التي تراكمت قبالة سواحل إسرائيل خلال 5 ملايين سنة قبل الحاضر، نشره مؤخرا ثلاثة باحثين من هيئة المسح الجيولوجي الإسرائيلية (سيروتا، بن دور وجابرتزمان) في المجلة العلمية أبحاث الحوض. تتناول هذه الصحيفة الأحواض الرسوبية، وهي أماكن منخفضة تتراكم فيها مواد تسمى الرواسب (أو الرواسب)، والتي تتصلب مع مرور الوقت وتتحول إلى صخور تسمى الصخور الرسوبية (الصخور الرسوبية). تأتي بعض هذه الرواسب من الأراضي المجاورة عبر الأنهار والجداول (انجراف الرمال والطين) وبعضها ينشأ في البحر نفسه، على سبيل المثال، من الهياكل العظمية الحيوانية أو الملح والجبس الذي يغوص مباشرة من المسطحات المائية شديدة الملوحة.
وقام الباحثون بتحليل البيانات التي تم الحصول عليها من عمليات التنقيب عن الغاز قبالة سواحل إسرائيل، في حوض الشام (المجال البحري بين إسرائيل ومصر وقبرص)، حيث معظم المواد الرسوبية هي تلك التي جاءت من القارات المجاورة. ووجد الباحثون أن كميات الرمل والطين تختلف، مما يشير إلى تغيرات في أهمية العمليات التي توفر المواد الرسوبية لحوض الشام. وكان الغرض من الدراسة هو فهم أصل هذه التبادلات - إلى أي مدى تأثرت بنمو مروحة النيل، أحد أكبر أنهار العالم الذي يستنزف الجزء الشمالي الشرقي من القارة الأفريقية، وإلى أي مدى فهي تتأثر بالتغيرات المناخية الماضية.
"لقد تمكنا من تحديد توزيع الرمال في الرواسب التي تراكمت في شرق البحر الأبيض المتوسط على مدى الخمسة ملايين سنة الماضية، وأردنا التحقق من العلاقة بين التغيرات التي وجدناها بين كمية الرمل والطين (الطين الناعم الحبيبات) ") والعمليات التي أثرت على المنطقة"، يقول الدكتور أدو سيروتا، الباحث في هيئة المسح الجيولوجي الإسرائيلية. والذي قاد البحث. "بما أن معظم الرواسب التي تملأ شرق البحر الأبيض المتوسط تأتي من نهر النيل، فإن التغيير في التوزيع من الرمال على مر السنين يشير تغير في طبيعة الطمي الذي ينقل من منابع نهر النيل في أفريقيا الاستوائية والهضبة الإثيوبية إلى البحر الأبيض المتوسط مسافة حوالي 7000 كم وأردنا بشكل خاص التحقق من ما هي العمليات التي تمكن من النقل كميات كبيرة من الرمال في المجال البحري لمسافة مئات الكيلومترات من مصب النهر." أشرف على البحث الدكتور سيروتا بالتعاون مع الدكتور يوآف بن دور، في مختبر أبحاث البروفيسور زوهار جفيرتزمان. يتخصص الدكتور بن دور في تحليل السلاسل الزمنية (البيانات مرتبة بتسلسل منظم حسب تاريخ ظهورها)، وساعد في معالجة البيانات وتحليلها باستخدام الأدوات الحسابية "لم يكن تحليل السلاسل الزمنية أمراً سهلاً". تحدي سهل"، يشرح الدكتور يوآف بن دور. "لم تكن البيانات دائمًا كاملة أو مرتبة بشكل موحد في عمليات الحفر المختلفة، وكان مطلوبًا منا تحليلها وفهمها وإعدادها حتى قبل أن نتمكن من التحقيق فيها. وبعد المعالجة المسبقة، قمنا بفحص البيانات باستخدام عدة طرق من مجال الزمن من أجل فهم الأنماط المركزية للدورات وأهميتها الإحصائية (إلى أي مدى يمكن "الوثوق" بالنتائج، أو يجب أن نشك في أنها ظهرت بالصدفة)".
في مختبر أبحاث البروفيسور زوهار جيبرتزمان في هيئة المسح الجيولوجي الإسرائيلية، تم التركيز على دراسة الأحواض الرسوبية وحوض البحر الأبيض المتوسط على وجه الخصوص لسنوات عديدة. "إن دراسة الأحواض الرسوبية هي دراسة بنية تحتية تؤثر في العديد من المجالات في الجيولوجيا النظرية والتطبيقية. على سبيل المثال، فهم العمليات التي شكلت القشرة الأرضية في المناطق التي تمددت في الماضي البعيد نتيجة نشاط الصفائح التكتونية، فهم مسار حركة الموجات الزلزالية (الموجات التي تحمل الطاقة) للزلازل، وإيجاد رواسب الغاز والنفط، وتقييم المخاطر الجيولوجية التي يمكن أن تمزق البنية التحتية مثل خطوط الأنابيب ويضيف البروفيسور جيبرتزمان: "الغاز أو كابلات الاتصالات، وغيرها من المواضيع التي تطرح بين الحين والآخر، مثل دفن ثاني أكسيد الكربون الزائد في أعماق الأرض". "في الدراسة الحالية، أردنا أن نفهم العمليات الجيولوجية التي تتحكم في نقل الرمال عبر مئات وآلاف الكيلومترات في الفضاء البحري. إلى أي مدى ستهاجر الرمال في قاع البحر وكيف يعتمد ذلك على ديناميكيات الأنهار والمناخ التغييرات."
وضمن الفترة التي شملتها الدراسة، والتي تشمل فترتي البليوسين والبليستوسين (ما بين 5.3 مليون سنة قبل عصرنا واليوم)، حدد الباحثون أنماطا نموذجية لـ "دورات ميلانكوفيتش"، التي لها دورة نموذجية تتراوح بين 100 و400 ألف سنة. إن تحديد الظاهرة الدورية في الطبقات التي تراكمت في قاع البحر الأبيض المتوسط منذ فترة طويلة يوضح العلاقة بين نظرية ميلانكوفيتش فيما يتعلق بكمية الإشعاع الواصلة إلى الأرض والعصور الجليدية وبين ديناميكيات نقل الرواسب في الأنهار الكبيرة مثل النيل. وفي الواقع، وبناء على تحديد الدورة المناخية، اقترح الباحثون أن توزيع الرمال في حوض الشام يتأثر بشكل مباشر بالتغيرات الدورية في الخصائص الهيدرولوجية لنهر النيل، الذي يتلقى مياهه من الأمطار التي تهطل على نهر النيل الإثيوبي. ويتأثر بدوره بالتغيرات التي تطرأ على أنماط المناخ العالمي عبر العصور الجيولوجية تبعاً للتغيرات في كمية وتوزيع الإشعاع الذي تستقبله الأرض. ويترجم هذا التنوع الهيدرولوجي إلى تغيرات في تدفق الرمال التي يحملها النهر إلى شرق البحر الأبيض المتوسط. إن تطور العمليات المناخية التي تنشأ في الهضبة الإثيوبية، من خلال انتقال الرواسب لآلاف الكيلومترات، إلى شرق البحر الأبيض المتوسط، يوضح أهمية دراسة المقاطع الرسوبية في فهم العلاقة بين مناخ الأرض والأنظمة الكبيرة لنقل الرواسب، والتي ويؤثر بدوره أيضًا على المناخ، من خلال عمليات تراكم الكربون وإزالته من الغلاف الجوي.
وبالإضافة إلى التغيرات الدورية بين الرمل والطين التي تم اكتشافها في معظم القسم المدروس، فقد تم العثور على وحدة رملية منتشرة في الجزء العلوي من المنطقة، مما يدل على تقدم دلتا النيل إلى حوض الشام، وكيفية وجودها وجود نهر كبير بالقرب من الحوض الترسيب يؤثر على تراكم المواد الغرينية. وقام الباحثون بالحساب ووجدوا أن نهرا مثل النيل ينتج عنه "طمس" جزء من الإشارة المناخية في عملية نقل الرواسب، وبالتالي لم يتم ملاحظة دورات قصيرة تقل مدتها عن 40 ألف سنة في المقطع العرضي للرواسب، بينما تم الحفاظ على الدورات الطويلة التي تتراوح من 100 إلى 400 ألف سنة بشكل جيد.
الشكل 5: الدورات الرئيسية التي تم تحديدها في الحفريات المختلفة في حوض الشام. والدورات القصيرة ليست بارزة بسبب عمليات نقل الرواسب التي ينتج عنها "ضبابية" عملية النقل من النيل إلى الحوض، بينما الدورات الطويلة محفوظة بشكل جيد في المقطع العرضي للرواسب. من سيروتا وآخرون، 2024.
وبالإضافة إلى الاكتشاف المثير للدورات المناخية خلال هذه الفترة في المنطقة، فإن هذه هي الدراسة الأولى التي توثق طين قاع حوض الشام بما يتجاوز الأمتار القليلة العليا، والتي سبق أخذ عينات منها في عدة دراسات سابقة. إن الجزء الرسوبي الذي تم فحصه هنا على عمق عدة مئات من الأمتار هو أول دليل على العمليات التي غذت حوض الشام بالرمال والطين على مدى الخمسة ملايين سنة الماضية، وهي مزيج من نهر كبير وتغيرات مناخية. ويشير الباحثون إلى أن تحديد "دورات ميلانكوفيتش" في مثل هذه الفترة المبكرة، في العصر البليوسيني (5-2.6 مليون سنة)، يعد مساهمة مهمة في مجموعة المعرفة البشرية حول المناخ والبيئة.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
`
תגובה אחת
مثيرة للاهتمام ومهمة،
ومع ذلك فمن المناسب ألا يخلط الباحثون المحترمون بين المفاهيم
بين عصر وفترة، إذ من المتعارف عليه أن الأرض دخلت عصراً جليدياً
منذ حوالي 35 مليون سنة، بعد أن كانت القارة القطبية الجنوبية "تجلس" بالفعل في القطب الجنوبي
وبعد "انغلاق" آسيا وأوروبا وأمريكا على القطب الشمالي،
وهي الحالة التي أدت إلى تراكم الأنهار الجليدية عند القطبين الممتدة جنوباً وشمالاً،
بسبب دورة ميلانكوفيتز الجليدية، فإنها تتراجع خلال الفترات الدافئة،
فترات ليست "عصر"، الخلط بين المصطلحات أمر شائع
ومن المناسب أن لا يخطئه الباحثون المتعلمون..