एक नए वैज्ञानिक शोध ने अंटार्कटिका की विशाल बर्फ की चादर के गठन से जुड़े दो रहस्यों के लिए स्पष्टीकरण प्रदान किया है, यह दर्शाते हुए कि यह बर्फ आर्कटिक के जमने से बहुत पहले कैसे और क्यों स्थापित हुई।
पूर्वी अंटार्कटिका में ग्रह का सबसे बड़ा बर्फ भंडार है, जिसमें इतना पानी है कि यदि यह पूरी तरह पिघल जाए तो वैश्विक समुद्र स्तर 52 मीटर बढ़ जाएगा। वैज्ञानिक दशकों से इस बर्फ की चादर की उत्पत्ति पर सवाल उठा रहे थे। समस्या दो आपस में जुड़े रहस्यों में निहित है: पहला, अंटार्कटिका को लगभग 34 मिलियन वर्ष पहले, ईओसीन से ओलिगोसीन में संक्रमण के दौरान बर्फ से ढका गया था, जबकि आर्कटिक लगभग 25 मिलियन वर्षों तक मुख्य रूप से बर्फ से रहित रहा।
हालांकि वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर में भारी गिरावट शीतलन के लिए एक महत्वपूर्ण कारक थी, लेकिन यदि यही एकमात्र कारण होता, तो दोनों ध्रुव एक साथ ठंडे हो जाते, जो नहीं हुआ। यह एक अलग प्रारंभिक कारक के अस्तित्व का सुझाव देता है जिसने अंटार्कटिक जमने को प्रेरित किया।
इसके अतिरिक्त, यह देखा गया कि पूर्वी बर्फ के उद्भव के लगभग 10 मिलियन वर्षों तक अंटार्कटिक महासागर के समुद्री सतह का तापमान आश्चर्यजनक रूप से ऊंचा बना रहा। यदि बर्फ की चादर केवल वैश्विक शीतलन की प्रतिक्रिया में बनी होती, तो यह परिदृश्य असंभव होता, क्योंकि आसपास के महासागरों को भी काफी ठंडा होना चाहिए था।
यूके और जर्मनी के शोधकर्ताओं के सहयोग से किए गए इस नए अध्ययन, जिसे साइंस पत्रिका में प्रकाशित किया गया है, बर्फ की गहराई में एक छिपे हुए कारण की ओर इशारा करता है: अंटार्कटिका के पहाड़ और उनके निर्माण के लिए जिम्मेदार धीमी भूवैज्ञानिक शक्तियां।
यह भूवैज्ञानिक कथा लगभग 170 मिलियन वर्ष पुरानी है, जब अंटार्कटिका और अफ्रीका गोंडवाना महाद्वीप का हिस्सा थे। बाद के अलगाव ने अंटार्कटिका को दक्षिणी ध्रुव की ओर धकेल दिया, और इस बड़े टूटने ने भूमिगत घटनाओं की एक श्रृंखला शुरू की।
अलग होने पर, पृथ्वी के मैंटल से गर्म सामग्री ऊपर उठती है, ठंडी होती है और फिर डूब जाती है। यह घूर्णी गति पड़ोसी महाद्वीप के आधार को अस्थिर करती है, जिससे लावा लैंप के समान अस्थिरता पैदा होती है जो अपने गहरे जड़ों से टुकड़ों को एक-एक करके हटाता है। इन गड़बड़ी को 'मैंटल तरंगें' कहा जाता है, जो लाखों वर्षों तक महाद्वीपों के नीचे क्षेत्र में यात्रा करती हैं, गर्म और चिपचिपे चट्टान के माध्यम से 1,000 किलोमीटर से अधिक दूरी तय करती हैं।
शोध टीम ने नेचर पत्रिका में पिछले कार्यों में इस घटना की पहचान की थी, जिसमें स्वतंत्र साक्ष्य एकत्र किए गए थे जो संकेत देते थे कि मैंटल तरंगें ज्वालामुखी विस्फोटों को ट्रिगर कर सकती हैं जो हीरे उत्सर्जित करते हैं - हिंसक विस्फोट जो सतह से 150 किलोमीटर से अधिक नीचे से मैग्मा फेंकते हैं। उन्होंने यह भी खोजा कि ऐसी तरंगें विवर्तनिक दरारों (rift) से दूर जमीन के अप्रत्याशित उत्थान उत्पन्न कर सकती हैं।
दशकों के दौरान परिदृश्य के विकास का अनुकरण करने वाले कम्प्यूटेशनल मॉडल का उपयोग करते हुए, पूर्वी अंटार्कटिका पर इन तरंगों के प्रभाव का मानचित्रण संभव हुआ। तट के पास, अलगाव ने एक प्रभावशाली चट्टानी संरचना बनाई, जिसे स्कर्प कहते हैं, जिसकी ऊंचाई दो किलोमीटर से अधिक है। सैकड़ों किलोमीटर अंदर, मैंटल तरंग ने गहरी चट्टानों को विस्थापित किया। गर्म हवा के गुब्बारे के भार खोने के समान, ऊपर की जमीन धीरे-धीरे ऊपर उठी, जिससे एक विशाल पठार बना और परिदृश्य में कटाव की एक लहर शुरू हुई।
यह उत्थान अंदर की ओर बढ़ता रहा, और गैम्बर्टसेव पहाड़ों तक पहुंचने में लगभग 100 मिलियन वर्ष लगे, जो तट से 1,500 किमी से अधिक दूर स्थित हैं। यह पर्वत श्रृंखला वर्तमान में 3 किमी से अधिक बर्फ से ढकी हुई है। ऊंचाई बर्फ के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि ऊंचाई में प्रत्येक 100 मीटर की वृद्धि पर हवा का तापमान लगभग 1°C कम हो जाता है। इस प्रकार, ऊंचाई में थोड़ी सी वृद्धि एक ऐसी पर्वत श्रृंखला को बदल सकती है जो गर्मियों में बर्फ खो देती है, उसे पूरे साल बनाए रखती है।
लगभग 50 मिलियन वर्ष पहले तक, गैम्बर्टसेव पहाड़ों का अधिकांश भाग 1.5 किमी से नीचे था, जो गर्मियों में महत्वपूर्ण बर्फ बनाए रखने के लिए अपर्याप्त ऊंचाई थी। हालांकि, मॉडल दिखाते हैं कि इस अवधि से, उत्थान की लहर इस पहाड़ी क्षेत्र तक पहुंची, जिससे पर्वत श्रृंखला का एक बड़ा हिस्सा 2 किमी से अधिक ऊँचा हो गया। इस ऊंचाई पर, बर्फ और ग्लेशियर बने रह सके और जमा होना शुरू हो सके। गणना दर्शाती है कि लगभग 45 मिलियन वर्ष पहले, पूर्वी अंटार्कटिका के परिदृश्य का एक हिस्सा इस सीमा को पार कर गया था, जिससे पर्वतीय ग्लेशियरों की स्थापना और विस्तार संभव हुआ।
एक अन्य विश्लेषण बताता है कि बर्फ की चादर ठीक इसी अवधि में बनना शुरू हुई थी। महाद्वीपीय हिमयुग के समय, वैश्विक तापमान 50 मिलियन वर्ष पहले चरम पर 30°C से घटकर लगभग 20°C के करीब आ गया था। एक बार जब ग्लेशियर पहाड़ी क्षेत्रों में स्थापित हो गए, तो दो फीडबैक तंत्र सक्रिय हो गए। सबसे पहले, बर्फ और बर्फ खुली चट्टान की तुलना में बहुत अधिक सौर विकिरण को परावर्तित करते हैं; इसलिए, जैसे-जैसे बर्फ की चादर बढ़ी, इसने आसपास के क्षेत्र को और ठंडा किया, मॉडलिंग के अनुसार वैश्विक तापमान को लगभग 1°C कम कर दिया।
दूसरे, अंटार्कटिका के ऊपर की हवा ठंडी होकर कम जल वाष्प धारण करती है, जो एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है। सूखी हवा से क्षेत्र पर एक कमजोर इन्सुलेटिंग परत बनती है, जिससे तापमान और गिर जाता है। इन फीडबैक चक्रों ने बर्फ की परत को उसके पहाड़ी आश्रयों से तट तक फैलने और आज देखे जाने वाले एकल चादर में विलीन होने में सक्षम बनाया।
लगभग 1°C की वैश्विक शीतलन अकेले आर्कटिक को जमाने के लिए पर्याप्त नहीं थी, क्योंकि उत्तरी गोलार्ध के महाद्वीपीय द्रव्यमानों में इस सीमा को पार करने के लिए पर्याप्त ऊंचाई नहीं थी। वहां भी बड़ी मात्रा में बर्फ बनने के लिए लगभग 25 मिलियन अतिरिक्त वर्षों की आवश्यकता होगी, साथ ही बहुत कम CO2 स्तर और वैश्विक तापमान की आवश्यकता होगी। बर्फ द्वारा प्रेरित तापमान परिवर्तन भी अंटार्कटिका के पास के ध्रुवीय महासागरों के तापमान में अचानक गिरावट लाने के लिए पर्याप्त नहीं था, जिससे दोनों प्रारंभिक रहस्य हल हो गए।
यह कार्य दर्शाता है कि भूविज्ञान हिमयुगों के लिए मंच कैसे तैयार करता है, क्योंकि भूभाग की ऊंचाई निर्धारित करती है कि जलवायु बर्फ के निर्माण के लिए पर्याप्त ठंडी है या नहीं। यह अवधारणा पृथ्वी की अन्य पिछली जलवायु घटनाओं के लिए प्रासंगिक है। प्राचीन बर्फ की चादरों के विकास को समझने से भविष्य के बारे में सुराग मिल सकते हैं, हालांकि यह ज्ञात है कि जब बर्फ की चादरें पिघलती हैं, तो वे बनने में लगने वाले समय की तुलना में बहुत तेजी से गायब हो जाती हैं और आसानी से पुनर्जीवित नहीं हो सकती हैं।
