مقاله
با افزایش دما، یخ‌تاق‌های نگهدارنده در لبه‌های یخسار جنوبگان با سرعتی بی‌سابقه در حال ذوب‌شدن و زایش کوه‌یخ هستند و صخره‌هایی عمودی از یخ یکپارچه بر جای می‌گذارند. پایداری این دیواره‌های یخیِ درمعرض‌دید می‌تواند بر نحوه شکستن و تکه‌تکه‌شدن بیشتر یخ‌های جنوبگان و سهم آن در بالا آمدن سطح آب دریاها در سراسر جهان تأثیر بگذارد.
دانشمندان پیش‌تر تصور می‌کردند که پایداری یک دیواره یخی صرفاً به ارتفاع آن بستگی دارد: دیواره‌های یخی با ارتفاع بیش از ۱۰۰ متر — تقریباً معادل ارتفاع مجسمه آزادی — باید زیر وزن خود فرو بریزند؛ و با ریزش یک دیواره، دیواره‌های درونی بلندتری پدیدار شوند که آن‌ها نیز به نوبه خود فرو خواهند ریخت. دست‌کم این دیدگاه غالب میان پژوهشگران بود.
با این حال، پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) و مؤسسه اقیانوس‌شناسی وودز هول (WHOI) دریافتند که پایداری دیواره‌های یخی به عواملی فراتر از ارتفاع وابسته است؛ و حتی در صورت واژگونی یک دیواره، ریزش لزوماً روندی مهارناپذیر و زنجیره‌ای به خود نمی‌گیرد.
در پژوهشی که در نشریه Science منتشر شد، این گروه پژوهشی تحلیلی از بیش از ۱۵،۰۰۰ دیواره یخی جنوبگان ارائه داده است که طی دوره‌ای چهارساله با ماهواره پایش شده‌اند. آن‌ها چگونگی تکامل این دیواره‌ها و کل یخسار را در طول زمان بررسی کردند و پی بردند دیواره‌هایی که فرو ریخته‌اند، با سرعتی بسیار بیشتر از پیش‌بینی‌های دانشمندان تخریب شده‌اند. با این وجود، این دیواره‌های در حال فروپاشی، به‌جای ادامه تخریب بخش‌های داخلی‌تر یخسار، به‌سرعت به حالت پایدار بازگشته‌اند.
این یافته‌ها نشان می‌دهد هنگامی که دیواره‌ها عقب‌نشینی می‌کردند، سرعت این فرآیند فراتر از شبیه‌سازی‌های پیشین بود که به معنای هدررفت بیشتر یخ و افزایش بیشتر تراز آب دریاهاست. اما از آنجا که این عقب‌نشینی مقطعی و کوتاه‌مدت بود و تمام یخچال‌ها در نهایت تثبیت شدند، وضعیت به اندازه تصورات پیشین بحرانی نخواهد بود و اثر زنجیره‌ای مهارناپذیر رخ نمی‌دهد.
ارتفاع یخ
در علوم یخچال‌شناسی، فروپاشی دیواره‌های یخی با پدیده‌ای موسوم به «ناپایداری دیواره یخ دریایی» (MICI) توصیف می‌شود؛ فرضیه‌ای که بیان می‌کند اگر یک دیواره یخی از ارتفاعی بحرانی فراتر رود، متلاشی خواهد شد. با ریزش آن و پدیدار شدن دیواره‌ای بلندتر، دیواره جدید نیز فرو می‌ریزد و سلسله‌ای از ناپایداری‌ها را رقم می‌زند که به مرور زمان یخسار را کوچک و فرسایش می‌دهد.
در مطالعات گذشته، دانشمندان ناپایداری دیواره یخ دریایی را عمدتاً از طریق مدل‌سازی ویژگی‌های فیزیکی یخ، تعمیم این روابط به ابعاد یک دیواره یخی و تطبیق این پیش‌بینی‌ها با مشاهدات محدود از دیواره‌های واقعی جنوبگان مشخص می‌کردند. بر پایه این تلاش‌ها، دانشمندان برآورد کرده بودند که دیواره‌های یخی در ارتفاع بیش از ۱۰۰ متر ناپایدار شده و فرو می‌ریزند.
مدل‌های پیش‌بینی‌کننده حرکت یخسار که تا به امروز برای بازنمایی ناپایداری دیواره‌های یخی استفاده می‌شدند، تنها ارتفاع دیواره را لحاظ می‌کردند؛ یعنی ارتفاع تنها متغیر تعیین‌کننده محسوب می‌شد که با رسیدن به آستانه بحرانی — معمولاً ۱۰۰ متر — فرآیند مهارناپذیر عقب‌نشینی یخسار را آغاز می‌کرد.
اما پژوهشگران درصدد پاسخ به این پرسش‌ها برآمدند: ارتفاع واقعی دیواره‌های یخی چقدر است؟ و آیا فروپاشی آن‌ها حقیقتاً عقب‌نشینی مهارناپذیری را رقم می‌زند؟
برای پاسخ به این پرسش‌ها، محققان داده‌های گردآوری‌شده توسط ماهواره «آیس‌ست-۲» (ICESat-2) ناسا را بررسی کردند؛ ماهواره‌ای که با گذر از نواحی قطبی زمین و با بهره‌گیری از ارتفاع‌سنج لیزری، ارتفاع یخسارها، یخچال‌ها، یخ‌های دریایی و تراز اقیانوس را در جنوبگان و پیرامون آن می‌سنجد.
این تیم داده‌های ماهواره‌ای را از سال ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۳ میلادی گردآوری کردند که شامل اندازه‌گیری‌های سه‌ماهه بیش از ۱۵،۰۰۰ دیواره یخی بود. با بررسی این مجموعه داده مشخص شد میانگین ارتفاع دیواره‌های یخی حدود ۳۰ متر است؛ یعنی بسیار کوتاه‌تر از آستانه بحرانی فرض‌شده. البته شمار اندکی از دیواره‌های یخی کمیاب با ارتفاع بیش از ۱۰۰ متر نیز ثبت شدند.
پژوهشگران همچنین ویژگی‌های دیگری را که ممکن است پایداری دیواره را تحت تأثیر قرار دهند، بررسی کردند. نکته جالب توجه این بود که دیواره‌هایی با ماندگاری بیشتر در طول زمان، از ملانژ ضخیم‌تری برخوردار بودند؛ ملانژ اصطلاحی برای آمیزه‌ای متراکم و آب‌گونه از خرده‌های کوه‌یخ و یخ‌های دریایی است که در جلوی دیواره یخی تجمع می‌یابد.
اندازه‌گیری‌ها نشان داد دیواره‌های بلندتر دارای لایه‌های ملانژ ضخیم‌تری هستند که می‌تواند اثری تثبیت‌کننده و ساختاری در جهت مهار ناپایداری ایفا کند.
داده‌های ماهواره‌ای همچنین آشکار کرد که عمق آب پیرامون دیواره در پایداری آن مؤثر است: هرچه آب عمیق‌تر باشد، نیروی شناوری بیشتری تولید کرده و با ایجاد فشار متقابل بر دیواره، مانع از ریزش آن می‌شود.
مانع توپوگرافیک یخچال‌ها
پژوهشگران پس از این ارزیابی فراگیر، توجه خود را به بلندترین دیواره‌ها و چگونگی رفتار آن‌ها معطوف کردند.
تیم پژوهشی بر چهار منطقه از یخسار جنوبگان متمرکز شد که ماهواره بلندترین دیواره‌های یخی را در آن‌ها ثبت کرده بود؛ دیواره‌هایی که هر یک حدود ۱۰۰ متر و یکی از آن‌ها ۱۲۷ متر ارتفاع داشتند. پژوهشگران روند دگرگونی این چهار دیواره را در بازه‌های سه‌ماهه طی چهار سال بررسی کردند.
داده‌ها نشان دادند که بلندترین دیواره‌ها واقعاً فرو ریختند و یخسار در آن نواحی عقب‌نشینی کرد؛ رخدادی که سرعت آن به‌طرز شگفت‌آوری بیش از پیش‌بینی مدل‌های پیشین ناپایداری دیواره‌های یخی بود.
با این حال، این عقب‌نشینی دیری نپایید و پس از آن، امتداد یخ بار دیگر به سمت اقیانوس پیشروی کرد.
این فرآیند به‌صورت عقب‌نشینی سریعی رخ می‌دهد که دوره‌هایی از تثبیت و آرامش آن را قطع می‌کنند. این مسئله پژوهشگران را بر آن داشت تا تمامی عوامل مؤثر بر ارتفاع دیواره را بازبینی کنند.
نخستین مؤلفه مورد بررسی، زمین‌ریخت‌شناسی (توپوگرافی) بستر سنگی زیر یخ بود. اگر بستر زیرین نسبتاً هموار باشد، شیب یخسارِ رویی نشان‌دهنده ارتفاع واقعی خود توده یخ است. اما اگر برآمدگی یا عارضه‌ای در بستر زمین وجود داشته باشد، ضخامت یخی که مستقیماً روی آن قرار دارد در واقع کمتر از ظاهر آن خواهد بود. بنابراین، عوارض ناهموار زمین می‌توانند مانند یک سرعت‌گیر واقعی عمل کنند، ضخامت یخ رویی را کاهش دهند و احتمال ریزش آن را پایین بیاورند.
با تطبیق داده‌های توپوگرافی جنوبگان، دانشمندان دریافتند که دیواره‌های یخی دقیقاً در مناطقی تثبیت شده‌اند که بستر زمین دچار برآمدگی و ارتفاع بوده است.
یافته‌ها همچنین مشخص ساخت که هرچه دیواره‌ای بلندتر باشد، با سرعت بیشتری «باریک و کم‌ضخامت» می‌شود؛ بدین معنا که دیواره‌های بلند پس از فروپاشی، به دیواره‌هایی کوتاه‌تر و پایدارتر تبدیل می‌شوند که از ریزش‌های بعدی جلوگیری می‌کند.
شناخت توپوگرافی بستر زیرین یخ و نرخ کاهش ضخامت یخ برای درک دقیق پدیده ناپایداری دیواره‌های یخی ضروری است، چرا که این متغیرها نقشی تعیین‌کننده در پیش‌بینی دقیق میزان بالا آمدن آب دریاها دارند.
