هل من الممكن إعادة بناء التاريخ المغناطيسي للأرض باستخدام عينات الأنهار الجليدية؟
يتم تسجيل تاريخ كوكبنا، من بين أمور أخرى، في الانقلابات العديدة لأقطابه المغناطيسية. يقدم علماء معهد وايزمان للعلوم طريقة جديدة لقراءة هذا السجل التاريخي: على الجليد. ממצאיהם, שפורסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Earth and Planetary Science Letters, עשויים להוביל לשיפור בחקר דגימות של ליבות קרח שהוצאו מקרחונים בקטבים של כדור-הארץ, ובעתיד ייתכן שאף יסייעו בהבנת ההיסטוריה המגנטית של גופים שמימיים אחרים במערכת השמש שלנו, ובהם מאדים וירחו של צדק ، اوروبا.
ولدت فكرة الارتباط المحتمل بين الجليد والتاريخ المغناطيسي بعيدًا عن الأسطح الجليدية للأرض - في جزيرة كورسيكا المشمسة، حيث شارك البروفيسور أوديد أهارونسون من قسم علوم الأرض والكواكب في مؤتمر على المغناطيسية. وبشكل أكثر دقة، ناقش المشاركون في المؤتمر المجال المعروف باسم المغناطيسية القديمة - دراسة المعادن المغناطيسية المحبوسة في الصخور أو في قاع المحيط؛ يمكن للاتجاه المغناطيسي المضمن في هذه المعادن عند التقاطها أن يعلمنا عن المجال المغناطيسي الذي كان سائدًا في الأرض في ذلك الوقت. تحدث انعكاسات القطب المغناطيسي هذه على فترات عشوائية عبر تاريخ كوكبنا نتيجة للحركة الفوضوية للمعادن المنصهرة في أعماق باطن الأرض.
وقال البروفيسور آرونسون لنفسه خلال المؤتمر: "إذا كان من الممكن العثور على كميات صغيرة من المواد المغناطيسية في قاع المحيط، فربما من الممكن أيضًا تحديد مواقعها - وقياسها - في الجليد". يبلغ عمر بعض الجليد المحصور في الأنهار الجليدية في جرينلاند أو ألاسكا آلاف السنين، وعلى غرار حلقات الأشجار، تنقسم طبقات الجليد هذه إلى طبقات وفقًا للفترات التي تشكلت فيها. وتُستخدم النوى الجليدية - وهي أسطوانات طويلة يتم حفرها من أعماق الأنهار الجليدية - بالفعل في الأبحاث اليوم لتتبع علامات العصور الجليدية أو ارتفاع درجة الحرارة في تاريخ الأرض. لماذا إذن لا نبحث عن سجل لانعكاسات القطب المغناطيسي لكوكبنا في هذه الطبقات الجليدية؟
نحن نعلم أن سطح المريخ والأقمار الجليدية الكبيرة مثل يوروبا التابع لكوكب المشتري قد تعرضوا للمجالات المغناطيسية. سيكون من المثير للاهتمام للغاية البحث عن انعكاسات في المجال المغناطيسي في عينات الجليد المأخوذة من هذه الأجسام".
من أجل الإجابة على هذا السؤال، كان على البروفيسور أهارونسون والطالب الباحث يوفال غروسمان، الذي قاد المشروع، أن يجيبا أولا على سؤال ما إذا كان التاريخ المغناطيسي للأرض يتم تسجيله على الإطلاق في عملية تكوين الجليد في القطبين. وافترض البروفيسور آرونسون وجروسمان أنه من الممكن العثور على جزيئات مغناطيسية في الجليد، مصدرها الغبار الجوي الذي كان بمثابة نوى تشكلت حولها رقاقات الثلج التي تساقطت عند القطبين وأصبحت جزءًا من طبقات الجليد في الأنهار الجليدية.
ولمعرفة هذا الأمر، قام فريق البحث بإعداد مجموعة تجريبية تحاكي تكوين الجليد في الأنهار الجليدية القطبية. ومن خلال طحن الثلج المصنوع من الماء النقي بشكل ناعم، قام الباحثون بتكوين ثلج صناعي في المختبر، وأضافوا إليه بعض الغبار المغناطيسي، وتركوه يسقط عبر هيكل يشبه الأسطوانة تعرض لمجال مغناطيسي خارجي سيطر عليه العلماء. . إن الحفاظ على درجات حرارة منخفضة - حوالي 30 درجة مئوية تحت الصفر - سمح لفريق البحث بإنتاج "عينات جليدية" مصغرة، حيث تجمد الثلج والغبار وتحول إلى جليد صلب.
يقول البروفيسور آرونسون: "إذا لم تتأثر جزيئات الغبار بمجال مغناطيسي خارجي، فمن المتوقع أن تتساقط في اتجاهات عشوائية يلغي بعضها البعض". "ولكن إذا تأثرت بعض جزيئات الغبار بالمجال الخارجي بجوار تجميدها، فسيكون من الممكن اكتشاف اللحظة المغناطيسية من خلالها".
ومن أجل قياس مغناطيسية النوى الجليدية التي صنعوها في المختبر، أحضرها علماء المعهد إلى مختبر الدكتور رون شعار في الجامعة العبرية في القدس، حيث تم تركيب مقياس مغناطيسي حساس للغاية، قادر على قياس ولو طفيف العزم المغناطيسي في الجليد اكتشف فريق البحث عزمًا مغناطيسيًا صغيرًا ولكنه حاضر، يتوافق مع المجالات المغناطيسية المطبقة على عينات الجليد الخاصة بهم.
"حتى الآن، كان من المعتاد التعرف على تاريخ المغناطيسية القديمة للأرض من خلال دراسة طبقات الصخور؛ يقول البروفيسور آرونسون: "في هذه الدراسة، أظهرنا أن دراسة عينات الجليد المأخوذة من الأنهار الجليدية قد تكشف عن أبعاد إضافية لهذا التاريخ، أو تساعد في تحديد تاريخ النتائج الأخرى في الأنهار الجليدية بشكل أكثر دقة". "نعلم أيضًا أن سطح المريخ والأقمار الجليدية الكبيرة مثل أوروبا لكوكب المشتري قد تعرضوا للمجالات المغناطيسية. سيكون من المثير للاهتمام للغاية البحث عن انعكاسات في المجال المغناطيسي في عينات الجليد المأخوذة من هذه الأجسام في نظامنا الشمسي." وعليه، اقترح البروفيسور أهارونسون مشروعاً بحثياً لمهمة فضائية مستقبلية، ستقوم بأخذ عينات من النوى الجليدية على المريخ، ويأمل أن يتقدم البحث الحالي، الذي أثبت جدوى قياس التاريخ المغناطيسي باستخدام عينات الجليد على الأرض. المشروع المقترح.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
