يجمع العلماء منذ زمن على أن مناخ الأرض يتذبذب بقوة منذ أكثر من مليوني سنة. إذ تشير الدلائل الملموسة إلى أن صفائح الجليد تتقدم ببطء في أنحاء اليابسة في شمال الأرض، ثم تذوب فجأة لتترك الكوكب يستجم خلال فترة من الدفء النسبي قبل أن يزحف الجليد من جديد. ولطالما اشتبه علماء المناخ بأن تلك الدورات الجليدية ناتجة عن تغيرات في مدار الأرض.
لكن برغم نجاح هذه النظرية على العديد من المستويات، فإنها مشكلتها أنها عاجزة عن تفسير حقيقة مهمة جداً، وهي ان العصور الجليدية تنتهي كل 100 ألف سنة تقريباً. «هذه مشكلة عويصة»، كما يقول لاري إدواردز من جامعة منيسوتا الأميركية.
ويعمل إدواردز مع فريق من الباحثين ربما يكونون قد توصلوا إلى الحل أخيراً، بفضل كهف أثري شهير يدعى «هولو»، اكتشف مصادفة في 1993، عندما سقط فيه صبي كان يلعب كرة القدم على أطراف مدينة نانجينج في الصين.
ولقد تبين ان ذلك الكهف كنز علمي نفيس حيث اكتشف فيه هيكلان عظميان لإنسان «هومو أريكتوس» الذي عاش قبل 6,1 مليون سنة، إضافة إلى صواعد الرواسب الكلسية، التي ساعدت أخيراً في حل أحد أكبر الألغاز في علم المناخ.
لكن ما علاقة صواعد الرواسب الكلسية القديمة في الصين بالصفائح الجليدية الهائلة التي غطت أجزاء كبيرة من أوروبا وسيبيريا وأميركا الشمالية؟
بحلول منتصف القرن التاسع، غدا واضحاً للعلماء أن الأرض قد شهدت بالفعل «عصراً جليدياً كبيراً». كانت الدلائل موجودة في كل مكان، من المشاهد الطبيعية التي نحتها الجليد إلى الرواسب الضخمة التي خلفتها الأنهار الجليدية. حتى إن بعض الجيولوجيين في ذلك العصر جادل بأنه كان هناك أربعة عصور جليدية وليس واحداً. لكن السؤال الذي لم يجب عنه أحد هو: لماذا؟
كثرت النظريات في هذا المجال. وفي عام 1864، اقترح رجل اسكتلندي متعدد البراعات، يدعى جيمس كرول، كان قد تعلم الفيزياء بجهد ذاتي، ان التغيرات الدورية في مدار الأرض تغير كمية الشمس التي تصل إلى كوكبنا في الأوقات المختلفة من الشمس.
وجادل بأن تراجع كمية أشعة الشمس في الشتاء يؤدي إلى تراكم الثلوج. وعندما تتسع رقعة الصفائح الجليدية على سطح الأرض، تعكس كميات أكبر من الحرارة، مما يساهم في تضخيم تأثيرات التغيرات المدارية، ليؤدي في النهاية إلى بداية العصور الجليدية.
ومع أن الدلائل العلمية أثبتت تدريجياً أن كرول كان مخطئاً فيما يتعلق بتوقيت العصور الجليدية، فإن نظريته عن التغيرات المدارية تم أحياؤها من جديد في أوائل القرن العشرين من قبل مهندس صربي يدعى ميلوتين ميلانكوفيتش. وبخلاف كرول، فقد ركز ميلانكوفيتش على كيفية تأثير التغيرات المدارية على كمية أشعة الشمس التي تصل إلى الأرض في أقصى الشمال.
فانخفاض معدلات الحرارة في الشتاء، وفقاً لمنطق ميلانكوفيتش، لا تؤثر على تشكل ونمو الصفائح الجليدية، على عكس انخفاض معدلات الحرارة في الصيف. فالثلج الذي يتساقط في الصيف إذا لم يذب بالكامل، سوف يؤدي إلى نمو الصفائح الجليدية، وعندما يزداد الذوبان الصيفي، تنكمش الصفائح الجليدية.
لكن دراسات ميلانكوفيتش لم تحظ باهتمام يذكر حتى فترة الستينات والسبعينات من العقد المنصرم عندما أثبتت عدة دراسات صحتها. غير أن القصة لم تنته عند هذا الحد، حيث أظهرت دراسات متعمقة لاحقة بأن آخر 100 ألف سنة من عمر الأرض شهدت عصورا جليدية قاسية جداً لا يمكن تفسيرها بنظرية ميلانكوفيتش وحدها.
وفي منتصف التسعينات بدأ إدواردز وطالبه جيف دورالي بدراسة الصخور الكلسية التي تتشكل منها الصواعد الروسبية. تتشكل هذه الصخور على مدار آلاف السنين من رواسب كربونات الكالسيوم التي تخلفها قطرات المياه المتساقطة على أرض الكهف، ويمكن تحديد عمر كل طبقة في هذه الصخور بدقة بقياس نسبة اليوارنيوم والثوريوم فيها.
وبدراسة الصخور في كهف هولو وعدد من الكهوف المجاورة، توصل العلماء إلى دلائل تشير إلى قصة جديدة متكاملة العناصر: يتواصل نمو الصفائح الجليدية حتى تصل إلى حافة الاستقرار، وعندها يصبح أي ارتفاع طفيف في مستويات أشعة الشمس الصيفية كافياً للإخلال بتوازنها فوق المسطحات المائية.
وبينما تذوب الصفائح الجليدية، تتدفق المياه العذبة الناتجة إلى المحيط الأطلسي، متسببة في إيقاف الدورة المحيطية وضخ ثاني أكسيد الكربون إلى الجو. وطالما بقي التأثير المشترك لازدياد مستويات أشعة الشمس الصيفية وارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الجو أقوى من تأثير التبريد الناتج عن توقف الدورة المحيطية، يستمر الجليد في الذوبان، ضاخاً المزيد من المياه العذبة في الأطلسي.
وعندما تذوب صفيحة كبيرة من الجيد، تبقى دورة المحيط متوقفة لفترة طويلة، متسببة في إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون إلى الجو إلى درجة تكفي في نهاية ذوبان الصفائح الجليدية وانتهاء العصر الجليدي خلال بضعة آلاف السنين فقط.
عبر علماء مناخ آخرون عن إعجابهم بالنتائج التي توصل إليها فريق إدواردز فيما يتعلق بالصفائح الجليدية وحل لغز العصور الجليدية.
وقال بيتر هوبايرز من جامعة هارفرد «لا شك أن أسلوبهم في استخلاص هذه النتائج المذهلة من قراءة سجلات الصخور الروسبية في الكهوف يستحق التقدير. وفي النهاية، يمكن القول إن دراستهم تمنحنا عاملاً مطمئنا بأن توقيت العصور الجليدية يتزامن فعلاً مع التغيرات المدارية».
