فناوری

مرگ خاموش زمین: آیا تغییرات اقلیمی محور زمین را تغییر می‌دهد؟

اگر بخواهیم تعریف دقیقی از اتفاق حال حاضر داشته باشیم، باید از ابتدایی‌ترین مسائل شروع کنیم. اگر محور گردش زمین به دور خود را میله‌ای تصور کنیم که از وسط زمین رد شده، جایی که این میله به سطح زمین برخورد کرده را قطب‌های جغرافیایی شمال و جنوب زمین می‌نامیم. این قطب‌ها هیچ‌ وقت ثابت نبوده‌اند و قطب شمال به طور نامحسوس همواره در حال حرکت به سمت جنوب بوده است. چنین حرکتی را عوامل طبیعی مانند جریان‌های دریایی، جریان همرفتی پوسته و گوشته زمین و تغییرات در تعادل ایزواستاتیکی یخچال‌ها (GIA) به وجود می‌آورند.

مطالعات اخیر نشان می‌دهند که این حرکت از دهه ۷۰ شمسی به طور کلی تغییر جهت داده و به سمت شرق حرکت می‌کند. چنین پدیده‌ای به هیچ وجه عادی نیست و موقعیت زمین در فضا را به خطر انداخته است.

اخیرا در مقاله‌ای که انجمن جغرافیایی آمریکا (AGU) منتشر کرده است، محققان نشان داده‌اند که این مشکل مربوط به تغییرات اقلیمی زمین و حرکت ناگهانی صدها میلیارد تن یخ قطب به اقیانوس‌هاست. تغییرات اقلیمی مربوط به فعالیت‌های صنعتی می‌شود که در مقیاس‌های بسیار بزرگی گازهای گلخانه‌ای را در اتمسفر زمین رها می‌کنند که منجر به گرمایش جهانی و تغییر در الگوی آب و هوایی کل سیاره می‌شود.

طبق داده‌هایی که ماهواره‌های جغرافیایی در مدار زمین مانند ماهواره GRACE ناسا جمع‌آوری کرده‌اند، مشاهده می‌شود که تغییرات در آب‌های زمین مانند آب‌های زیرزمینی باعث چنین اتفاقی شده است. اکنون محققان به این نتیجه رسیده‌اند که علاوه بر تغییرات در آب‌های زیرزمینی، تغییرات در اتمسفر، اقیانوس‌ها و همچنین معادن زمینی در ۴۰ سال اخیر باعث چنین تغییری شده‌اند. افزایش سرعت آب شدن یخ‌های قطبی اصلی‌ترین دلیل چنین تغییری بوده است.

کمی محاسبات ریاضی

به طور کلی تغییرات محور زمین را در یک دستگاه مختصات دکارتی ثابت یا X و Y ثابت اندازه‌گیری می‌کنیم و حرکت آن را از صفر تا ۹۰ درجه غربی با واحد میلی‌ثانیه قوسی اندازه می‌گیریم. در یک تبدیل واحد ساده، تقریبا هر میلی‌ثانیه قوسی را برابر با سه سانتی‌متر در نظر می‌گیریم. از تغییرات در چند صدم تا چند دهم ثانیه که تغییری کاملا عادی است، می‌توان چشم پوشی کرد.

طبق مشاهدات اخیر در بین سال‌های ۱۳۵۵ تا ۱۳۷۱، محور زمین از ۶۸ درجه غربی به ۵۸ درجه غربی تغییر کرده است که تغییری قابل توجه محسوب می‌شود. همانطور که گفتیم، این تغییرات باید مربوط به جریان‌های دریایی، جریان همرفتی در هسته و گوشته زمین و GIA باشد، اما در کمال تعجب چنین تغییر بزرگی در چنین بازه زمانی کمی به این عوامل وابسته نبود و تنها به گرمایش جهانی و ذوب شدن یخچال‌های قطبی مربوط می‌شد. با این حال همچنان در تحقیقات بعدی چیزی در این محاسبات گم شده بود.

در مقاله‌ای در سال ۱۳۹۵ با استفاده از داده‌های ماهواره GRACE ناسا نشان داده شد که این تغییر علاوه بر گرمایش جهانی، می‌تواند به تغییرات در تمامی منابع آبی زمین مربوط باشد که شامل یخ، برف، آب‌های زیرزمینی، رطوبت خاک، رودخانه‌ها، دریاچه‌ها، دریاها، اقیانوس‌ها و آب موجود در زیست توده‌ها می‌شود.

در صورتی که تصور می‌شد معمای عوامل ایجاد تغییرات محور زمین حل شده است، همچنان مدلی برای محاسبه دقیق در تغییرات منابع آبی ارائه نشده بود. بر خلاف سادگی محاسبه مدل معادن، اتمسفر و اقیانوس‌ها، محاسبه مدلی برای تغییرات منابع آبی بسیار پیچیده است. تاکنون تلاش‌های بسیاری برای بازسازی چنین تغییراتی در یک دوره زمانی طولانی انجام شده است، اما همچنان به مدل کاملی را ارائه نداده‌اند.

آیا مدلی وجود خواهد داشت؟

در مقاله‌ای که اخیرا در AGU منتشر شده است، محققان تلاش کردند تا مدلی را برای این تغییرات بازسازی کنند. آن‌ها با بررسی داده‌های ماهواره GRACE در سه مرحله مدلی نهایی ارائه دادند. مرحله اول، بررسی دوباره عوامل افزوده‌ای مانند تغییرات در منابع آبی و اتمسفری در این تغییرات؛ مرحله دوم، تعیین نقش منابع آبی باقی مانده در تغییر محور زمین و مرحله سوم، بازسازی مدلی برای تغییرات محور زمین بر اساس منابع آبی بود.

در قدم اول تغییرات محور زمین با تغییرات در اقیانوس‌ها، اتمسفر و GIA بازسازی شد. در بخش‌های a و b در نمودار ۱ از دی ۱۳۵۹ تا خرداد ۱۳۹۹ تغییرات این عوامل با تغییر در محور زمین نشان داده شده‌اند. این داده‌ها که شامل تغییرات زمین‌سنجی یا ژئودزی و ژئوفیزیکی می‌شود، با استفاده از داده‌های سرویس بین‌المللی چرخش زمین و سامانه‌های مرجع محاسبه شده‌اند.

نمودار ۱

مشاهدات در تغییرات محور زمین در این بازه زمانی نشان می‌دهد که محور زمین به سمت ۴۰ درجه غربی حرکت کرده است که سرعت این تغییرات چیزی حدود ۲.۹۵ میلی‌ثانیه قوسی در سال است، یعنی ۸.۸۵ سانتی‌متر در سال! در تمامی عوامل ذکر شده GIA بیشترین تاثیر را داشته است که حدودا ۳۵ درصد در محور X و ۱۷۵ درصد در محور Y تاثیر گذاشته است. مشاهدات طولانی مدت در بین سال‌های ۱۳۶۰ تا ۱۳۹۹ نشان می‌دهد که در سال ۱۳۷۴ بیشترین تغییر اتفاق افتاده است. در پاییز این سال تغییرات از ۷۷ درجه غربی به ۲۸ درجه شرقی مشاهده شده است که تقریبا برابر با کل تغییرات در بازه مورد بررسی بوده است.

در مرحله دوم با حذف تمام تغییرات قبلی، اکثر تغییراتی که باقی می‌ماند مربوط به تغییر در منابع آبی است. در این مقاله تغییرات در منابع آبی در مقیاس محلی و جهانی مطالعه می‌شود تا بتوان تغییر محور زمین تحت تاثیر این عوامل را به طور دقیق‌تری بررسی کرد.

نمودار ۲ مقایسه‌ای بین فروردین ۱۳۸۱ و خرداد ۱۳۹۹ را نشان می‌دهد. در این نمودار، تغییرات در مقیاس ماهانه بسیار وابسته به منابع آبی باقی مانده است. این عامل توانسته محور زمین را تا ۹ درجه به سمت غرب منحرف کند که چیزی حدود ۴۵ میلی‌ثانیه قوسی در ۲۱۹ ماه است که می‌تواند با تقریب خوبی تغییرات محور زمین را در بخش c و d نمودار توجیه کند.

نمودار ۲

در عین حال، تغییرات آب‌های محلی توانسته است محور زمین را ۸۳ درجه به سمت غرب حرکت دهد، یعنی چیزی حدود ۳۱ میلی‌ثانیه قوسی در ۲۱۹ ماه. با در نظر گرفتن این محاسبات می‌توان گفت که تغییر در منابع آبی زمین توانسته تاثیر بسزایی در تغییر محور زمین بگذارد. علاوه بر این، نشان می‌دهد که منابع آبی زمین به طور مثال مناطق قطبی و حتی غیر قطبی زمین در این دوره زمانی ۲۰ ساله تغییر قابل توجهی کرده است.

در مرحله سوم، برای مدل‌سازی نیاز به افزایش داده‌های در دسترس بود. داده‌های در دسترس بین سال‌های ۱۳۶۰ تا ۱۳۹۹ از منابع آبی توانست به افزایش این داده‌ها کمک کند. این داده‌ها توانستند دامنه این تغییرات را با تقریب خوبی افزایش دهند. (نمودار ۳)

نمودار ۳

برای تعیین تاثیر مناطقی که در آن‌ها تغییرات شدیدی در منابع آبی رخ داده است، نمودار ۴ تغییرات محور زمین را در این مناطق نشان می‌دهد. مناطقی از جمله آلاسکا، گرینلند، رشته کوه آند جنوبی، آنتارکتیکا، قفقاز، خاورمیانه، هند و دشت‌های شمالی چین در این دوره زمانی بررسی شده‌اند. این مناطق مقادیر قابل توجهی از یخچال‌های خود را از دست داده‌اند که در نمودار ۴ این تغییرات نشان داده شده‌اند. به طور مثال گرینلند در کل یک میلیون کیلومتر مربع از یخچال‌های زمین را شامل می‌شود که در این دوره زمانی حدود ۱۰۰ هزار کیلومتر مربع از یخچال‌های خود را از دست داده است. همچنین سرعت از دست رفتن این مقدار از اواسط دهه ۷۰ شمسی به مقدار زیادی افزایش داشته است.

نمودار ۴

در این مقاله سعی شده است تا تغییرات بین سال‌های ۱۳۶۰ تا ۱۳۷۴ تخمین زده و تصحیح شود و با استفاده از آن‌ها مدلی برای این تغییرات ناگهانی محور زمین ارائه شود.

جمع‌بندی

در نهایت می‌دانیم که تغییرات مستقیم روی محور زمین در دهه ۷۰ شمسی اتفاق افتاد. با توجه به داده‌های محدودی که در اختیار داریم، می‌توانیم بگوییم که تغییرات در منابع آبی و تغییرات اقلیمی زمین دلیل احتمالی این تغییر است، اما همچنان تعیین روندی فیزیکی برای این تغییرات مشکل بسیار بزرگ و پیچیده‌ای است.

این مقاله تصویری واضح از این تغییرات را در اختیار عموم قرار می‌دهد. تغییر در اتمسفر، اقیانوس‌ها، GIA و منابع آبی از عواملی هستند که توانسته‌اند در محور زمین تغییر قابل توجهی ایجاد کنند و منجر به نگرانی کارشناسان شوند. این تغییرات از دهه ۷۰ به بعد با سرعت شگفت‌انگیزی معادل با ۳.۲۶ میلی‌ثانیه قوسی در سال افزایش یافته است. هرچه یخ‌های قطبی بیشتر ذوب شوند، تغییرات محوری زمین نیز بیشتر می‌شود.

علاوه بر گرمایش جهانی، عوامل دیگری مانند استخراج بی‌رویه از سفره‌های زیرزمینی می‌توانند در تغییرات منابع آبی تاثیرگذار باشند. در نهایت می‌توان گفت که به احتمال بسیار زیادی تغییرات منابع آبی در سطح جهانی توانسته است روی محور زمین تاثیر بگذارد که می‌تواند عواقب خطرناکی را به بار آورد.

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا