بعد الجزء الأول من هذا المقال، والمترجم بتصرف في موقعنا "زوايا ميديا" من مقال في موقع Science News، نستمر في توثيق هذه الرحلة الإستكشافية الرائعة إلى القارة القطبية الجنوبية، وإلى الكهف الضخم المكتشف، مع الملاحظات العلمية للعديد من الباحثين في مجال الرسوبيات والأحياء الدقيقة، بالإضافة إلى فيديو يوثق المشهد الذي أذهل الباحثين.
كيف تشكل الكهف الخفي؟
في 4 كانون الأول/ديسمبر 2021، وصل زوج الحفرات إلى المكان الذي زاره هورغان وويتفورد قبل عامين، سافرت الجرارات لمدة 16 يومًا من قاعدة سكوت النيوزيلندية على حافة القارة، وهي تتدحرج عبر ألف كيلومتر من الجليد العائم أثناء جر قافلة من الزلاجات المعبأة بـ 90 طنًا متريًا من الطعام والوقود والمعدات العلمية، لتصل القافلة حتى نهاية المنبع من الوادي وتتوقف.
نصب العمال خيمة بحجم حظيرة طائرات صغيرة، وقاموا بداخلها بتجميع سلسلة من سخانات المياه والمضخات وكيلومتر من الخرطوم، آلة تسمى مثقاب الماء الساخن. باستخدام مجارف ومغرفة صغيرة ميكانيكية، ألقوا 54 طنًا من الثلج في خزان وأذابوه. ثم قام العمال بنفث هذا الماء الساخن عبر الخرطوم، لإذابة حفرة ضيقة، ليست أوسع من طبق العشاء، عبر 500 متر من الجليد - ونزولاً عبر سقف الكهف المقبب.
حجم وشكل الكهف
بعد ذلك، قام العمال بإنزال أداة أسفل البئر لقياس درجة حرارة الماء والملوحة داخل الكهف، ووجدوا أن 50 مترًا العلوي من الماء أكثر برودة وعذبًا مما يوجد أدناه - مما يؤكد أن مياه البحر كانت تتدفق على طول القاع وأن مزيجًا أكثر ازدهارًا من المياه المالحة والمياه العذبة يتدفق على طول الجزء العلويـ يقول ستيفنز إن "الكهف يشبه تمامًا مصب النهر".
لكن هذه القياسات قدمت أيضًا لغزًا: كان الماء في الجزء العلوي من الكهف أقل ملوحة بنسبة 1 في المائة فقط من مياه البحر في قاعه، مما يشير إلى أن كمية المياه العذبة المتدفقة عبر النهر كانت "صغيرة جدًا"، كما يقول ستيفنز. إنه أقرب إلى جدول ضحل، لقد شك هو وهورغان في أن الاضطراب الناجم عن هذا التدفق الصغير، حتى أكثر من 35 عامًا، يمكن أن يذيب الكهف بأكمله – أي حوالي كيلومتر مكعب من الجليد.
جاءت الإجابة المحتملة من مجموعة عينات تم جمعها من أرضية الكهف، حيث قام جافين دنبارGavin Dunbar، عالم الرواسب بجامعة فيكتوريا في ويلينغتون، بإنزال أسطوانة بلاستيكية مجوفة أسفل الحفرة على أمل استعادة عينة، وجد أنها مخططة ومليئة بطين يشبه الشوكولاتة، وهو مشهد غريب في هذا العالم الأبيض النقي، حيث لا يمكن رؤية ذرة من الصخور أو الأوساخ لمئات الكيلومترات.
عندما قام دنبار وفريقه بفحص وتحليل العينات بعد أشهر، أصبحت خصوصية هذه العينات واضحة: لقد كانت مختلفة عن أي شيء واجهه دنبار في هذا الجزء من العالم.
كل نواة رآها دنبار من قاع البحر بالقرب من هذا الجزء من القارة القطبية الجنوبية تتكون من خليط فوضوي من الرمل والطمي والحصى \ مادة تسمى Diamict، تشكلت مع تقدم الغطاء الجليدي وتراجعه فوق قاع البحر، لكن في هذه النوى، رأى دنبار وفريقه طبقات متميزة، كانت مجموعات من المواد الخشنة تتخللها طبقات من الطين الطري الناعم، ويشبه هذا النمط المتناوب عينات من أخاديد قاع البحر شديدة الانحدار قبالة سواحل نيوزيلندا، حيث تؤدي الزلازل أحيانًا إلى انهيارات أرضية تحت الماء تجتاح لعدة كيلومترات أسفل المنحدرات، كل فيضان يرسب طبقة واحدة من المواد المكتنزة.
يقول ستيفنز إن هذه الفيضانات تحت الجليدية يمكن أن تفسر كيف نحت هذا النهر الصغير مثل هذا الكهف الكبير. كان من الممكن أن تكون هذه الفيضانات أكبر من 100 إلى 1000 مرة من معدلات التدفق التي تم قياسها خلال الموسم الميداني 2021–22.
دراسة تدفق هذا النهر يمكن أن يجيب أيضًا على أسئلة أخرى حول المناظر الطبيعية تحت الجليدية أعلى المنبع. يقول سيغفريد: "تأتي الغالبية العظمى من معرفتنا بالبحيرات تحت الجليدية من الملاحظات السطحية من الفضاء". لكن سجلات الأقمار الصناعية هذه، للجليد المتمايل لأعلى ولأسفل، تسمح فقط بتقديرات غير مباشرة لمقدار المياه التي تتدفق عبرها. من الممكن، على سبيل المثال، أن يمر الكثير من الماء عبر البحيرات حتى عندما لا يتحرك الجليد أعلاه.
يمكن للعلماء أيضًا التعرف على المشهد تحت الجليدي من خلال دراسة الرواسب التي يتم غسلها في اتجاه مجرى النهر. عندما فحص دنبار وزملاؤه المادة الخشنة، وجدوا أنها مليئة بالحفريات المجهرية: أصداف زجاجية من الدياتومات البحرية، وأشواك الإسفنج البحري، وحبوب اللقاح المسننة والشائكة لأشجار الزان الجنوبية، تمثل هذه الأحافير بقايا عالم أكثر دفئًا، منذ 15 مليون إلى 20 مليون سنة، عندما لا يزال عدد قليل من الأشجار ملتصقة بأجزاء من القارة القطبية الجنوبية، في ذلك الوقت، كان حوض غرب أنتاركتيكا يضم بحرًا وليس صفيحة جليدية، واستقر هذا المخلفات في قاعه الموحل، تكمن هذه الرواسب البحرية القديمة في جزء كبير من الغطاء الجليدي في غرب أنتاركتيكا، وتشير الآبار القليلة التي تم حفرها حتى الآن إلى أن مزيج الأحافير يختلف من مكان إلى آخر، ويمكن أن توفر هذه الخلطات أدلة على كيفية تغير تدفق الأنهار بمرور الوقت.
تقول كريستينا هولبي، عالمة الجليد في جامعة أوتاغو في دنيدن بنيوزيلندا، والتي درست هذه المنطقة من القارة القطبية الجنوبية لما يقرب من 30 عامًا، إن الكشف عن الفوارق الدقيقة لما يحدث في الكهف "أمر رائع للغاية، فهو منفذ لنظام نهر كبير على نطاق واسع، إذا فكرت في الأمر."
من خلال دراسة المياه، يمكن للعلماء تقدير كمية الكربون العضوي والمغذيات الأخرى التي تتدفق من النهر إلى المحيط المغطى بالجليد. يبدو أن المناظر الطبيعية تحت الغطاء الجليدي غنية بالمواد المغذية التي قد تحافظ على واحات الحياة في صحراء بيولوجية جائعة.
إكتشاف واحة من الحياة تحت الجليد
حتى مع تغلغل الكهف في تيار كامب الجليدي، فإنه لا يهدد بالضرورة استقرار النهر الجليدي. لا يعتبر هذا الجزء من الساحل الغربي لأنتاركتيكا معرضًا للخطر، لأن قاعه الضحل يحميه من تيارات المحيطات الدافئة العميقة التي تسبب فقدان الجليد السريع في مناطق أخرى، لكن الأنهار تحت الجليدية تتدفق في العديد من النقاط الأخرى على طول الساحل، بما في ذلك بعض الأنهر مثل Thwaites Glacier، على بعد حوالي 1100 كيلومتر شمال شرق Kamb - حيث يتراجع الجليد بسرعة (كما ذكرنا في مقال سابق من جزئين 1، 2 في موقعنا "زوايا ميديا".
لقد ألقى ثويتس والأنهار الجليدية المجاورة بشكل جماعي أكثر من ألفي كيلومتر مكعب من الجليد منذ عام 1992. ويمكن أن ترفع في نهاية المطاف مستويات سطح البحر العالمية بمقدار 2.3 متر إذا انهارت، لقد وثقت دراسات الاستشعار عن بعد أكثر من عشرة براكين منخفضة تحت هذا الجزء من الغطاء الجليدي. يُعتقد أن التدفق الحراري المرتفع للحرارة الأرضية، حتى من البراكين غير النشطة، يتسبب في مستويات عالية من الذوبان تحت الغطاء الجليدي. ينتج عن هذا الذوبان كميات كبيرة من المياه تحت الجليدية، مما قد يجعل هذه الأنهار الجليدية أكثر عرضة للتغير المناخي الذي يسببه الإنسان.
يعتقد هورغان أن ما يتعلمه العلماء في كامب يمكن أن يحسن فهمنا لكيفية تأثير الأنهر تحت الجليدية على تلك السواحل الأخرى المتغيرة بسرعة في أنتاركتيكا.
لكن أكثر الاكتشافات التي تم اكتشافها في كامب - من منظور إنساني بحت - قد تكون الحيوانات البرتقالية الضبابية التي شوهدت تتجمع بالقرب من قاع الكهف، التقط ستيفنز بعض الصور الأكثر وضوحًا بعد بضعة أيام وحددها مبدئيًا على أنها قشريات بحرية تشبه "القريدس أو "الجمبري" تسمى amphipods، يقول ستيفنز عند رؤية هذا العدد الكبير منها هنا، "لم نتوقع ذلك حقًا".
أظهر مقطع فيديو من كاميرا تم إنزالها إلى كهف مخفي أسفل تيار كامب الجليدي حيوانات، ربما تكون ذات أرجل، وهي تسبح، قد تعيش جزئيًا على العناصر الغذائية التي تنقلها الأنهر تحت الجليدية، من المعروف أن الميكروبات مثل تلك التي تم العثور عليها سابقًا تحت الغطاء الجليدي في بحيرة ويلانز تحت الجليدية تغذي هذه الكائنات حتى في الظروف القاسية، لكن الحيوانات أمر مختلف. تقع أعمق قاع البحر على الأرض على بعد 10 أو 11 كيلومترًا فقط من ضوء الشمس، والحياة الحيوانية في تلك الأماكن نادرة بشكل عام، لكن الحيوانات في الكهف تزدهر على بعد 500 كيلومتر من أقرب ضوء نهار، معزولة عن التمثيل الضوئي الذي يغذي معظم أشكال الحياة على الأرض.
يجب أن تعيش البرمائيات والنظام البيئي الداعم لها على مصدر غذائي آخر. ولكن ماذا؟ تقدم الملاحظات في كهف كامب الجليدي، جنبًا إلى جنب مع تلك الموجودة في بئرين آخرين بعيدًا تم حفرهما في السنوات الأخيرة، بعض التلميحات المحيرة.
في عام 2015، اخترق الباحثون الجليد في موقع آخر على بعد 250 كيلومترًا من الكهف، حيث يرفع تيار ويلانز الجليدي عن سريره ويطفو، في ذلك الموقع، توجد قطعة رقيقة من مياه البحر، بعمق 10 أمتار فقط، تحت 760 مترًا من الجليد، أرسلت مركبة تعمل عن بعد، أو ROV، الصور الملتقطة للأسماك ومزدوجات الأرجل إلى أسفل.
يعتقد جون بريسكو John Priscu، عالم البيئة الميكروبية في جامعة ولاية مونتانا في بوزمان، والذي شارك في التنقيب في الموقع، أن الجبل الجليدي نفسه يحافظ على هذا النظام البيئي. يمتلئ الجزء السفلي من الجليد البالغ طوله 10 أمتار بالطين الذي تجمد على بطن النهر الجليدي على بعد عدة كيلومترات من المنبع. تم سحب الطين إلى موقعه الحالي حيث كان الجبل الجليدي يذوب متجها إلى الأمام، 400 متر في السنة. أثناء تحرك المركبة الفضائية ROV، تذوب أجزاء من هذا الحطام الموحل باستمرار، ويتم إطلاقها مع ذوبان الجانب السفلي للجليد ببطء. هذا الحطام غني بالمواد العضوية - البقايا المتعفنة للدياتومات والعوالق النباتية الأخرى التي غرقت في القاع منذ ملايين السنين عندما كان العالم أكثر دفئًا.
يقول بريسكو: "إن هذه البرمائيات تتجه نحو الجسيمات، فهي تستشعر سقوط المادة العضوية من هذا الجليد القاعدي، أو ربما تتغذى على البكتيريا التي تعيش على تلك المواد العضوية.
في الواقع، عندما حفر العلماء في بحيرة ويلانز تحت الجليدية في عام 2013، وجدوا مياهها بلون العسل - مليئة بالحديد والأمونيوم والمواد العضوية التي تحافظ على الحياة. يقول تريستا فيك ماجورز، عالِمة البيئة الميكروبية في جامعة ميتشيغان التكنولوجية في هوتون، والذي شاركت في التنقيب في بحيرة ويلانز: "ما تضخه هذه البحيرات قد يكون مصدرًا مركزًا للمغذيات للأنظمة البيئية على طول الساحل المظلم". وقدرت أن الأنهار تحت الجليدية المتدفقة من تحت Kamb والأنهار الجليدية المجاورة لها قد تنقل 56 ألف طن من الكربون العضوي والمغذيات الأخرى إلى هذا الجزء من الساحل كل عام.
في الآونة الأخيرة، في كانون الأول/ديسمبر 2019، قام فريق من نيوزيلندا بقيادة هورغان وهولبي بالتنقيب في الجليد على بعد 50 كيلومترًا فقط من كهف كامب، في مكان يطفو فيه تيار كامب الجليدي على المحيط. ليس هناك جليد متسخ ولا منافذ نهر قريبة. كانت المنطقة تشبه صحراء قاع البحر الجائعة. كانت مأهولة بميكروبات وحيدة الخلية مع القليل من الطعام، ولم تظهر سوى علامات قليلة على الحيوانات - فقط القليل من آثار الحفر على القاع الموحل. يرى بريسكو هذا الموقع كاستثناء يثبت النقطة: المغذيات تحت الجليدية هي مصدر الطاقة الحاسم في هذا العالم المظلم تحت الجليد العائم، سواء تم جرها إلى الأمام على الجانب السفلي من الأنهار الجليدية أو تسربت عبر الأنهار تحت الجليدية.
قد توفر عينات الطين والماء التي تم جمعها من كهف كامب الجليدي فرصة جديدة لاختبار هذه النظرية. تقوم كريغ كاري، عالم البيئة الميكروبية بجامعة وايكاتو في نيوزيلندا، بتحليل الحمض النووي من تلك العينات. تأمل في تحديد ما إذا كانت الميكروبات الموجودة في الكهف تنتمي إلى مجموعات تصنيفية معروفة بأنها تعيش على الأمونيوم أو الميثان أو الهيدروجين أو غيرها من مصادر الطاقة الكيميائية التي تنشأ من الرواسب تحت الجليدية. قد يكشف ذلك عما إذا كانت هذه المصادر تدعم نموًا ميكروبيًا كافيًا لإطعام الحيوانات التي تمت ملاحظتها هناك.
يحتاج الفريق أيضًا إلى قياس معدل تدفق النهر تحت الجليد الذي ينسكب في الكهف، لأن ذلك يحدد إمدادات المغذيات. ويواصل ستيفنز مراقبة هذا بفضل مجموعة من الأدوات التي تركت في الكهف.
