کشف یک مخزن عظیم یخ زیر سنگ ها یخچال سنگی چیست و چطور شکل می گیرد؟
به گزارش ما دیجیتال، محققان دانشگاه یوتا موفق شده اند ذخیره ای عظیم از یخ پنهان شده در زیر سطح سنگی کوه تییمپانوگوس را شناسایی کنند؛ ذخیره ای که آب موجود در آن برای پر کردن حدود 600 استخر شنای المپیک کافی است. این کشف نشان داده است بخشی از بزرگ ترین ذخایر آب یخ زده ایالت یوتا تقریبا از سطح زمین قابل مشاهده نیستند.
تینا مزدکی_برخلاف یخچال های طبیعی معمولی که پهنه های گسترده ای از یخ را در سطح زمین نمایان می کنند، یخچال های سنگی (Rock Glaciers) بیشتر شبیه توده هایی از سنگ های شکسته هستند که به آرامی حرکت می کنند. لایه سنگی روی این ساختارها می تواند حجم زیادی از یخ را در خود پنهان کند و همزمان مانند یک عایق، از آن در مقابل نور مستقیم خورشید و هوای گرم محافظت کند.
این ساختارها در رشته کوه های واساچ و اوینتا در یوتا گسترده اند و در فلات کلرادو نیز، در کوه های لاسال در نزدیکی موآب، دیده می شوند. یکی از بزرگ ترین نمونه ها در زیر کوه تییمپانوگوس قرار دارد؛ قله ای شاخص که بر مناطق اطراف سالت لیک سیتی و پروو مشرف است.
یخ پنهان در زیر کوه تییمپانوگوس دو مطالعه جدید از جانب دانشگاه یوتا، چگونگی ایجاد یخچال سنگی تییمپانوگوس و میزان آب یخ زده موجود در آنرا بررسی نموده اند. برآورد محققان نشان میدهد ۸۳ درصد این ساختار را یخ و ۱۷ درصد باقیمانده را سنگ های سست می سازند.
حجم آب موجود در این یخ مدفون حدود ۱.۵ میلیون مترمکعب، معادل حدود ۵۳ میلیون فوت مکعب، ارزیابی شده است. این حجم برای پر کردن ۶۰۰ استخر شنای المپیک کافی است و از نظر حجم با بزرگ ترین هرم مجموعه جیزه در مصر قابل مقایسه است.
برانسون سیویانوویچ، دانشجوی سابق تحصیلات تکمیلی در گروه زمین شناسی و ژئوفیزیک دانشگاه یوتا و نویسنده اصلی یکی از این مطالعات، می گوید: «یخچال سنگی تییمپانوگوس بشکل شگفت انگیزی سرشار از یخ است. ۸۳ درصد آن یخ و ۱۷ درصد آن سنگ های سست است.»
لیف اندرسون، استاد یخچال شناسی، نیز با اشاره به گستردگی این ذخایر پنهان می گوید: «در کوهستان های یوتا یخ زیادی پنهان شده است. وقتی در ارتفاعات قدم می زنیم و روی سنگ ها یا قلوه سنگ های سست حرکت می نماییم، تصور نمی نماییم امکان دارد ۱۲۰ فوت، یعنی حدود ۳۷ متر، یخ زیر پایمان مدفون شده باشد.»
اندازه گیری یخ با استفاده از گرانش از آنجائیکه یخ در زیر لایه ای از سنگ و آوار پنهان شده است، محققان نمی توانند مقدار آنرا با روشهای معمول مشاهده سطحی اندازه گیری کنند. تصاویر ماهواره ای می توانند محدوده یک یخچال سنگی را مشخص کنند، اما اطلاعات چندانی در رابطه با عمق، شکل یا حجم مواد یخ زده درون آن ارایه نمی دهند.
سیویانوویچ در پاییز ۲۰۲۴، شش سفر پژوهشی به یخچال سنگی تییمپانوگوس انجام داد و تجهیزات حساس اندازه گیری را به این ساختار در ارتفاعات بالای دریاچه امرالد منتقل کرد. او با استفاده از یک گرانش سنج پیشرفته، در ۲۳۲ نقطه که در چارچوب یک شبکه منظم با فاصله ۲۵ متر از یکدیگر قرار داشتند، اندازه گیری انجام داد.
این شیوه بر یک تفاوت فیزیکی اساسی تکیه دارد: چگالی یخ خیلی کمتر از سنگ است. بدین سبب مناطقی که یخ ضخیم تری در زیر خود دارند، نیروی گرانشی کمی ضعیف تر ایجاد می کنند. دانشمندان می توانند با بررسی این تغییرات خیلی کوچک، ساختار یخ مدفون را بدون احتیاج به حفاری بازسازی کنند.
مایکل تورن، استاد ژئوفیزیک دانشگاه یوتا، توضیح می دهد: «تفاوت بزرگی میان چگالی جرمی سنگ های تشکیل دهنده کوه تییمپانوگوس و چگالی خیلی پایین تر یخ موجود در یخچال سنگی مجاور آن وجود دارد. وقتی شتاب گرانشی را روی یخچال سنگی اندازه گیری می نماییم، در مناطقی که یخ ضخیم تری دارند، کاهش بیشتری در شتاب گرانشی مشاهده می نماییم.»
تصویری سه بعدی از یخ های زیرزمینی اندازه گیری ها نیازمند اصلاحات دقیقی بودند؛ برای اینکه گرانش با تغییر ارتفاع، عرض جغرافیایی، زمینهای اطراف و حتی موقعیت خورشید و ماه تغییر می کند. بعد از درنظر گرفتن این عوامل، محققان از آمار بیزی استفاده کردند تا محتمل ترین شکل سه بعدی یخ پنهان شده در زیر سطح را محاسبه کنند. تورن می گوید: «ماه ها زمان محاسباتی صرف تصویربرداری با استفاده از روشهای جدیدمان کردیم.»
نتیجه این پروسه تا حدی شبیه سی تی اسکن بدن انسان است. با این تفاوت که در اینجا به جای استفاده از پرتوهای تابشی برای آشکار کردن استخوان ها و بافت ها، تغییرات خیلی جزئی در میدان گرانشی برای ترسیم یخ مدفون در زیر لایه ضخیمی از سنگ و آوار مورد استفاده قرار گرفته است.
این شیوه می تواند راهکاری کاربردی برای تخمین میزان یخ موجود در دیگر یخچال های سنگی نیز فراهم کند؛ بخصوص ساختارهایی که در مناطق دورافتاده یا ناپایدار قرار دارند و حفاری گسترده در آنها دشوار یا خطرناکست. همین طور این شیوه بخش مهمی از سیستم آبی کوهستان را آشکار می کند که امکان دارد در بررسی های سنتی یخچال های طبیعی نادیده گرفته شود.
یخچال های سنگی یوتا چه طور شکل گرفته اند؟ یخچال های سنگی معمولا در زیر دره هایی با دیواره های شیب دار یا سیرک های یخچالی شکل می گیرند؛ مناطقی که در آنها فرسایش کوهستان به صورت مداوم سنگ ها را روی برف های ماندگار می ریزد. با انباشته شدن سنگ ها، برف مدفون می شود و این لایه سنگی به حفاظت از یخ شکل گرفته در مقابل شرایط محیطی کمک می نماید.
اندرسون می گوید: «در واساچ، خود کوه ها درحال فرسایش هستند و با پوشاندن برف، آنرا دفن می کنند؛ بنابراین یخچال های سنگی شکل می گیرند.»
محققان برای توضیح این پروسه یک مدل ریاضی طراحی نموده اند. این مدل نشان میدهد چه طور ریزش سنگ ها با پوشاندن برف های ماندگار در قسمت های بالایی یخچال سنگی، کم کم جرم بیشتری به آن اضافه می کند و ساختاری ایجاد می شود که در زیر سطح سنگی، بخش عمده آن از یخ تشکیل شده است.
مطالعه دوم محققان همین طور نشان داده است که یخچال های سنگی یوتا بازمانده مستقیم عصر یخبندان نیستند؛ دوره ای که حدود ۲۱ تا ۱۸ هزار سال پیش به اوج خود رسید. در عوض، این ساختارها طی هزاران سال بعد از ناپدید شدن یخچال های طبیعی باستانی منطقه شکل گرفته اند. بدین سبب یخچال های سنگی یوتا را باید مخازن یخ زده نسبتاً جوان تری دانست، نه تکه هایی باقیمانده از همان صفحات یخی دوران باستان.
ذخیره ای جهانی از آب یخ زده بررسی های ماهواره ای تابحال وجود ۸۳۶ یخچال سنگی شناخته شده در ایالت یوتا را شناسایی کرده اند. محققان با استفاده از رابطه میان مساحت سطحی و حجم یخ که در یخچال سنگی تییمپانوگوس اندازه گیری شده است، روشی برای تخمین میزان یخ پنهان در دیگر ساختارهای مشابه ایجاد کردند.
وقتی این محاسبات برای حدود ۵۰ هزار یخچال سنگی شناخته شده در سراسر دنیا اعمال شد، مشخص شد این ساختارها در مجموع امکان دارد حدود ۴۸ گیگاتن آب ذخیره کرده باشند. هر گیگاتن معادل یک میلیارد تن متریک است و تقریبا برابر با یک کیلومتر مکعب آب محسوب می شود؛ حجمی که برای پر کردن حدود ۴۰۰ هزار استخر شنای المپیک کافی است.
بر مبنای برآورد محققان، یخچال های سنگی یوتا امکان دارد حدود یک گیگاتن آب در خود ذخیره کرده باشند؛ حجمی معادل حدود ۸۱۵ هزار ایکرفوت آب.
این یافته ها نشان میدهد بخش قابل توجهی از آب شیرین منجمد در مناطق کوهستانی امکان دارد در ساختارهایی پنهان شده باشد که از سطح زمین ظاهری شبیه توده های معمولی سنگ و قلوه سنگ دارند. درنتیجه، مطالعه این یخچال های سنگی می تواند تصویر دقیق تری از ذخایر آب کوهستانی و تغییرات آنها در آینده ارائه کند.
گفتنی است که بودجه این مطالعه از جانب سازمان زمین شناسی آمریکا، بنیاد ملی علوم آمریکا، مرکز ویلز دانشگاه یوتا برای علوم و سیاست اقلیمی، دفتر پژوهش های کارشناسی دانشگاه یوتا و برنامه پژوهش تابستانی دانشجویان کارشناسی تامین شده است.
منبع: scitechdaily
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب