راز آبشار خونین جنوبگان؛ آیا آب دریای میلیون‌ها سال پیش هنوز زیر یخ جریان دارد؟

در یکی از سردترین و خشک‌ترین نقاط زمین، جایی که بیشتر سطح آن با یخ و برف پوشیده شده است، منظره‌ای وجود دارد که در نگاه اول بیشتر به صحنه‌ای از یک فیلم علمی‌تخیلی یا ترسناک شباهت دارد تا یک پدیده طبیعی. از دل یخچال تیلور در دره‌های خشک مک‌موردو در جنوبگان، جریان مایعی قرمز و تیره‌رنگ بیرون می‌زند و روی سطح سفید یخ به سمت پایین حرکت می‌کند؛ پدیده‌ای که به «آبشار خونین» یا Blood Falls شهرت پیدا کرده است.

رنگ غیرعادی این جریان سال‌ها دانشمندان را سردرگم کرده بود، اما پژوهش‌های مختلف سرانجام نشان دادند که خبری از خون یا حتی جلبک قرمز در میان نیست. آبشار در واقع از آب شور بسیار غلیظ و سرشار از آهن تشکیل شده است؛ آبی که هنگام رسیدن به سطح و تماس با اکسیژن، آهن موجود در آن اکسید می‌شود و رنگی شبیه زنگ‌آهن و خون به وجود می‌آورد. با این حال، یک پرسش مهم‌تر همچنان باقی مانده بود: این آب شور از کجا آمده و چگونه توانسته میلیون‌ها سال زیر یخ باقی بماند؟

آبشار خونین جنوبگان کجاست؟

آبشار خونین جنوبگان (Blood Falls) در قطب جنوب در دره‌های خشک مک‌موردو در شرق جنوبگان و در انتهای یخچال تیلور قرار دارد. این پدیده طبیعی در نزدیکی دریاچه بانی دیده می‌شود و آب شور و سرشار از آهن آن از زیر یخچال بیرون می‌آید و پس از تماس با اکسیژن، به رنگ قرمز تیره درمی‌آید؛ رنگی که باعث شده این آبشار در میان یخ‌های سفید جنوبگان ظاهری شبیه جریان خون داشته باشد.

آبشار خونین؛ رودخانه‌ای سرخ در دل یخ‌های جنوبگان

در دره تیلور، در شرق جنوبگان، یخچال تیلور منظره‌ای کاملاً متفاوت با تصور معمول از یک محیط یخچالی ایجاد کرده است. در انتهای این یخچال، آب شور و غلیظی از شکاف‌های موجود در یخ خارج می‌شود و روی سطح سنگی و یخی اطراف جریان پیدا می‌کند. وجود رنگ قرمز تیره در میان حجم عظیمی از یخ سفید، باعث شده این پدیده یکی از عجیب‌ترین جلوه‌های طبیعی جنوبگان به شمار برود.

آبشار خونین نخستین بار در جریان اکتشافات جنوبگان در سال ۱۹۱۱ مورد توجه قرار گرفت. در آن زمان، دانشمندان توضیح دقیقی برای رنگ قرمز آن نداشتند و حتی برای مدتی تصور می‌شد نوعی جلبک عامل این تغییر رنگ باشد. اما تحقیقات بعدی نشان دادند که عامل اصلی، ترکیبات آهن موجود در آب شور است. وقتی این آب کم‌اکسیژن از محیط زیر یخ خارج می‌شود و با هوای آزاد تماس پیدا می‌کند، آهن آن اکسید می‌شود؛ فرآیندی شبیه همان چیزی که باعث ایجاد زنگ‌زدگی روی فلزات می‌شود. نتیجه، جریان قرمز و نارنجی‌رنگی است که از میان یخچال بیرون می‌زند.

یکی از نکات جالب درباره آبشار خونین این است که آب آن با وجود دمای بسیار پایین محیط، همچنان می‌تواند در زیر یخ به شکل مایع باقی بماند. شوری بسیار زیاد آب، نقطه انجماد آن را پایین می‌آورد و فرآیندهای مرتبط با انجماد نیز می‌توانند گرمای کافی برای حفظ مسیرهای باریک جریان آب درون یخ ایجاد کنند. بررسی‌های راداری نیز وجود شبکه‌ای از مسیرهای آب شور در زیر یخچال را نشان داده‌اند.

راز اصلی آبشار خونین؛ آب شور از کجا آمده است؟

با مشخص‌شدن دلیل رنگ قرمز، معمای بزرگ‌تری پیش روی دانشمندان قرار گرفت. اگر این آب از زیر یخچال خارج می‌شود، چگونه مقدار زیادی آب شور و سرشار از مواد معدنی در چنین محیطی شکل گرفته است؟

مطالعات قبلی نشان داده بودند که زیر یخچال تیلور مخازن و مسیرهایی از آب شور وجود دارد که احتمالاً برای مدت بسیار طولانی از محیط بیرون جدا بوده‌اند. برخی پژوهش‌ها قدمت این سامانه را دست‌کم بیش از یک میلیون سال برآورد کرده‌اند. اما پژوهش تازه، سرنخ مهم‌تری درباره منشأ این آب ارائه می‌کند: احتمال دارد این آب در اصل بخشی از آب دریای باستانی بوده باشد که در دوره‌ای گرم‌تر، زمانی که سطح دریا بالاتر بود، وارد منطقه شده و بعد با گسترش یخچال در زیر آن محبوس شده است.

براساس این سناریو، شرایط جنوبگان در گذشته با امروز تفاوت داشته است. با افزایش سطح آب دریا، آب شور می‌توانسته به بخش‌هایی از منطقه نفوذ کند. سپس با تغییر شرایط اقلیمی و گسترش یخ، این آب در حوضچه‌ها و سامانه‌های زیر یخچالی گرفتار شده و برای مدت بسیار طولانی از چرخه معمول آب جدا مانده است.

در گذر میلیون‌ها سال، تبخیر، انجماد و واکنش‌های شیمیایی می‌توانسته‌اند غلظت نمک و مواد معدنی این آب را افزایش دهند. به همین دلیل، آبی که امروز از زیر یخ بیرون می‌آید، تنها یک آب معمولی نیست؛ بلکه می‌تواند بخشی از یک محیط آبی بسیار قدیمی باشد که تاریخچه‌ای طولانی از تغییرات اقلیمی و زمین‌شناختی جنوبگان را در خود حفظ کرده است.

میکروب‌های آبشار خونین چه چیزی را فاش کردند؟

یکی از مهم‌ترین سرنخ‌های پژوهش جدید، نه از خود آب، بلکه از موجودات میکروسکوپی موجود در آن به دست آمده است. پژوهشگران برای بررسی منشأ آب شور، ۱۶۷ نمونه از آب، رسوبات و هوای اطراف آبشار خونین و بخش‌های گسترده‌تری از دره‌های خشک مک‌موردو را بررسی کردند و با استفاده از روش‌های ژنتیکی به دنبال شناسایی ترکیب جوامع میکروبی این منطقه رفتند.

نتایج قابل توجه بود. گروهی از موجودات یوکاریوتی موجود در آبشار خونین شباهت بیشتری به نمونه‌های موجود در محیط‌های اقیانوسی داشتند. بر اساس گزارش پژوهش، بیش از ۹ درصد از این گروه در آبشار با نمونه‌های اقیانوسی همپوشانی داشت، در حالی که این میزان در محیط‌های دیگر اطراف دره‌های خشک تنها حدود یک درصد بود.

این تفاوت اهمیت زیادی دارد؛ زیرا اگر میکروب‌های مشابه از طریق باد به آبشار رسیده بودند، انتظار می‌رفت آثار آن‌ها در هوای اطراف و سایر بخش‌های منطقه نیز دیده شود. اما بررسی نمونه‌های هوا چنین الگوی پررنگی را نشان نداد. بنابراین، پژوهشگران احتمال می‌دهند این موجودات بخشی از یک جامعه میکروبی قدیمی باشند که همراه با آب دریای باستانی در زیر یخ به دام افتاده‌اند.

البته این یافته به معنای اثبات قطعی منشأ آبشار نیست. دانشمندان همچنان به تحقیقات بیشتری نیاز دارند تا بتوانند زمان دقیق محبوس‌شدن آب شور، مسیر ورود آن به منطقه و چگونگی تغییر این محیط در طول میلیون‌ها سال را مشخص کنند. با این حال، شباهت‌های ژنتیکی مشاهده‌شده، شواهد قبلی درباره منشأ دریایی آب شور را تقویت می‌کند.

چرا کشف آبشار خونین برای دانشمندان اهمیت دارد؟

آبشار خونین فقط یک پدیده عجیب و دیدنی در جنوبگان نیست؛ بلکه می‌تواند پنجره‌ای به محیط‌هایی باز کند که برای میلیون‌ها سال از سطح زمین جدا بوده‌اند. وجود آب مایع، نمک، آهن و حیات میکروبی در محیطی بسیار سرد، تاریک و دورافتاده نشان می‌دهد که زندگی می‌تواند در شرایطی بسیار متفاوت از محیط‌های معمول زمین نیز دوام بیاورد.

این موضوع برای دانشمندانی که به دنبال نشانه‌های حیات در خارج از زمین هستند نیز اهمیت دارد. برخی قمرهای یخی منظومه شمسی، مانند اروپا و انسلادوس، دارای لایه‌های یخی و احتمال وجود آب مایع در زیر سطح خود هستند. محیط زیر یخچال تیلور البته با این اجرام آسمانی یکسان نیست، اما می‌تواند نمونه‌ای زمینی برای بررسی چگونگی دوام حیات در محیط‌های سرد، تاریک و منزوی باشد.

از سوی دیگر، آبشار خونین به دانشمندان کمک می‌کند گذشته اقلیمی جنوبگان را نیز بهتر بشناسند. اگر آب موجود در زیر یخ واقعاً بقایای یک محیط دریایی باستانی باشد، ترکیب شیمیایی و زیستی آن می‌تواند اطلاعات ارزشمندی درباره دوره‌هایی ارائه کند که شرایط آب‌وهوایی و سطح دریا در جنوبگان با امروز تفاوت چشمگیری داشته است.

پژوهش تازه بنابراین فقط پاسخ به یک معمای قدیمی نیست؛ بلکه سرنخ دیگری از تاریخ پیچیده جنوبگان و توانایی شگفت‌انگیز حیات برای سازگاری با محیط‌های افراطی در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد.

جمع‌بندی

آبشار خونین جنوبگان اگرچه در نگاه اول شبیه جریان خون از دل یخچال به نظر می‌رسد، اما در واقع نتیجه ترکیبی پیچیده از زمین‌شناسی، شیمی و زیست‌شناسی است. آب شور و غنی از آهن پس از خروج از محیط زیر یخ و تماس با اکسیژن، به رنگ قرمز درمی‌آید؛ اما منشأ احتمالی این آب شور، یعنی آب دریایی باستانی محبوس‌شده زیر یخچال، بخش جذاب‌تر این داستان است. شواهد میکروبی جدید نیز این فرضیه را تقویت کرده‌اند و نشان می‌دهند که ممکن است جامعه‌ای از موجودات دریایی برای مدت بسیار طولانی در این محیط منزوی باقی مانده باشد. با وجود این، هنوز پرسش‌هایی درباره زمان دقیق به‌دام‌افتادن آب و تاریخچه این سامانه زیر یخچالی بی‌پاسخ مانده است؛ پرسش‌هایی که احتمالاً پژوهش‌های آینده به آن‌ها پاسخ خواهند داد.