علماء يرسمون خريطة لتغيرات مستوى سطح البحر عبر 540 مليون سنة
مستويات البحر القديمة تساعدنا على تخطيط مستقبل الطاقة والتخزين تحت الأرض
دراسة تكشف: كيف تقلبت مستويات البحر خلال آلاف السنين
ارتفعت مستويات سطح البحر وانخفضت منذ أن احتوت الأرض على محيطات. وحتى وقت قريب، لم يتمكن العلماء من قياس هذه التغيرات إلا على مدى ملايين السنين.
والآن، نجح باحثون من أوتريخت، والمملكة المتحدة، والولايات المتحدة في رسم خرائط لتغيرات مستوى سطح البحر عبر فترات زمنية أقصر بكثير — تمتد لآلاف السنين وتغطي آخر 540 مليون سنة.
ونشرت الدراسة في مجلة Earth and Planetary Science Letters .
وقال الدكتور دووي فان دير مير، الباحث الزائر في جامعة أوتريخت والمؤلف الرئيسي للدراسة: “إن أخذ هذه التغيرات السريعة في مستوى سطح البحر في الاعتبار أمر مهم لفهم بنية باطن الأرض وتطبيقاتها على موارد الطاقة الخضراء”.
قياس ارتفاع مستوى سطح البحر
تعتمد تغيرات مستوى سطح البحر على عاملين رئيسيين: الصفائح التكتونية والجليد الأرضي. تتحكم الصفائح التكتونية في شكل أحواض المحيطات، بينما يحدد الجليد كمية الماء التي تملأها.
في السابق، كان العلماء قادرين على اكتشاف تقلبات في مستوى سطح البحر تصل إلى 200 متر (656 قدمًا) على مدى ملايين السنين باستخدام السجلات الأحفورية والصخور.
وقال فان دير مير: “في خطوات زمنية تبلغ حوالي مليون عام، يمكنك استنتاج متوسط مستوى سطح البحر منذ ما يقرب من 540 مليون عام، حيث توجد الحفريات”.
كانوا يشكون في أن مستوى سطح البحر قد يرتفع وينخفض بشكل كبير خلال فترات أقصر بكثير، لكن لم تتوفر بيانات كافية لتحديد هذه الفترات.
مدار الأرض يؤثر على مستوى سطح البحر
لتتبع التغيرات بشكل أسرع، استخدم الباحثون طريقة ذكية: مقارنة سجلات الرواسب بالدورات المدارية للأرض، المعروفة بدورات ميلانكوفيتش، التي تغير المناخ على مدى فترات تتراوح بين 20,000 و400,000 عام.
تُحفز هذه التذبذبات مراحل جليدية وما بين جليدية، مما يؤثر على مستويات سطح البحر.
وقال فان دير مير: “نرى تناوبات، خاصة عندما يكون المناخ العالمي باردًا، ويوجد جليد على القطبين”، “ثم يؤدي التذبذب المنتظم لمحور دوران الأرض إلى خلق عصور جليدية لا تدوم سوى عشرات الآلاف من السنين، وخلال هذه الفترة يمكن أن يرتفع مستوى سطح البحر وينخفض بما يصل إلى 100 متر (328 قدمًا)”.
بهذا النهج الجديد، حسب الباحثون مقدار التغير في حجم الجليد الناتج عن التغيرات المدارية، وقدروا كيف أثرت هذه التغيرات على مستوى سطح البحر خلال الـ 540 مليون سنة الماضية.
عالم الدفيئة مقابل عالم الجليد
خلال الفترات الدافئة الخالية من الجليد، مثل منتصف العصر الطباشيري، ظلت مستويات سطح البحر مستقرة نسبيًا.
أما في الفترات الباردة، مثل أواخر العصر الكربوني أو العصر الجليدي الحديث، فقد شهدت تقلبات كبيرة.
وأظهرت النماذج أن الدورات المدارية في مراحل الخزن الجليدي قد تتسبب في تغير مستويات البحر بأكثر من 328 قدمًا خلال بضعة آلاف من السنين.
على سبيل المثال، خلال العصر البرمي الكربوني، ربما تراوحت درجات الحرارة العالمية من 17 درجة مئوية خلال الفترات بين الجليدية إلى 10 درجات مئوية خلال الفترات الجليدية.
وقد أدت هذه التحولات إلى توسعات وتراجعات كبيرة في الصفائح الجليدية، مما أثر على طبقات الرواسب وأنماط الحفريات.
ارتفاع مستوى البحر في الماضي يساعد على التخطيط
إن معرفة متى وكيف تغيرت مستويات البحر تساعد العلماء على فهم مناخ الأرض وجغرافيتها بشكل أفضل، كما يمكن أن تُحسن نماذج الطاقة الحرارية الأرضية، وتخزين الهيدروجين، والتخلص من النفايات المشعة.
وقال فان دير مير: ” ارتفاع أو انخفاض مستويات سطح البحر، كل هذا حدث من قبل في الماضي الجيولوجي”.
الحجر الرملي، الذي يتكون خلال انخفاض مستوى البحر، يشكل خزانًا جيدًا لتخزين الغازات أو الحرارة، أما الحجر الطيني، الذي يتكون خلال ارتفاع البحر، فيمكنه سد هذه الخزانات.
ورسم خرائط عالمية لهذه الطبقات يساعد على الاستخدام الآمن تحت السطح.
“ذا كنا نعلم أنه في وقت معين كان مستوى سطح البحر العالمي مرتفعًا، فإننا نعلم أيضًا أنه قد تم ترسيخ طبقة متواصلة نسبيًا من الحجر الطيني”، “يمكننا استخدام هذه المعلومات لإنشاء خريطة عالمية لطبقات الرمل والحجر الطيني، مما يساعدنا في الاستخدام الآمن للطبقة تحت السطحية”.
أنماط ارتفاع مستوى البحر القديمة
اختبر الباحثون نموذجهم الجديد بمقارنته بالسجلات الرسوبية المعروفة.
في العصر السيلوري، تطابقت تقديراتهم لتغيرات البحر على نطاق الدورات المدارية — حوالي 230 قدمًا — مع البيانات المجمعة من خمس قارات قديمة.
وتظهر تطابقات مماثلة في سجلات العصر الطباشيري والديفوني، مع تقلبات تتراوح بين 50 إلى 230 قدمًا.
ويُظهر النموذج تقلبات كبيرة قصيرة المدى خلال أواخر العصر الأوردوفيشي، والعصر البرمي الكربوني، والملايين من السنين الماضية.
وعلى النقيض، خلال العصر الجوراسي ومنتصف الطباشيري، كانت التحولات أصغر بكثير، وعادة أقل من 164 قدمًا.
تظهر بعض عمليات إعادة البناء القديمة تباينًا أعلى يصل إلى 328 قدمًا حتى خلال مراحل الاحتباس الحراري، لكن الدراسة الجديدة تجادل بأن هذه التقديرات ربما تكون مبالغًا فيها.
وبدلاً من ذلك، توفر هذه الدراسة تقديرات أكثر واقعية باستخدام نماذج الجليد الفيزيائية والكيمياء الجيولوجية.
أبحاث المناخ والجيولوجيا المستقبلية
يمكن لهذا النهج أن يسهم في حل تساؤلات طال أمدها حول المناخات القديمة، والأنماط الرسوبية، وتغير التنوع البيولوجي، كما يقدم أدوات جديدة لتحديد مواقع التخزين تحت السطحية الموثوقة.
ويقترح المؤلفون تحسين الطريقة باستخدام نماذج غير خطية ومحاكاة مناخية قديمة.
ويمثل عملهم نقطة تحول في دراسة مستويات البحر القديمة — ليس فقط لفهم الماضي، بل لفهم كوكبنا الديناميكي أيضًا.
