آیا رسوب نمک باعث تبدیل سیاره زمین به گلوله برفی شد؟

نمک معمولاً توده‌های برف را آب می‌کند، اما در مقیاس سیاره‌ای ممکن است برعکس باعث ایجاد آن شده باشد. یافته‌های جدید نشان می‌دهد رسوب نمک از یخ دریا می‌تواند یکی از عوامل کلیدی در شروع و تداوم دوره‌ای به نام «زمین گلوله‌برفی» بوده باشد که حدود ۷۰۰ میلیون سال پیش رخ داد و طی آن اقیانوس‌های زمین به‌طور کامل منجمد شدند.

محققان معتقدند نمک بازتاب‌کننده می‌تواند با بازتاب نور خورشید، اثر خنک‌کنندگی یخ را تشدید و حلقه بازخورد مثبت ایجاد کند. این فرضیه جدید، توضیح می‌دهد چگونه پوشش یخی زمین با وجود تبخیر (ذوب‌شدن) گسترش یافته است، بدون اینکه به سطوح غیرواقعی کاهش دی‌اکسید کربن در جو نیاز داشته باشد.

رویدادی که به عنوان «زمین گلوله‌برفی» شناخته می‌شود (زمانی که اقیانوس‌ها تا خط استوا منجمد شدند) در سال‌های اخیر به موضوع مهمی در تحقیقات زمین‌شناسی تبدیل شده است. این دوره، شدیدترین رویداد آب و هوایی در تاریخ سیاره ما محسوب می‌شود و دانشمندان هنوز در تلاش برای یافتن پاسخ قطعی درباره چگونگی وقوع آن هستند.

یکی از سوالات اصلی که محققان به دنبال کشف پاسخ برایش هستند، این است که آیا احتماال دارد در عصر زمین گلوله‌برفی، مناطق محدودی به جا مانده باشند که در آن‌ها آب به شکل مایع باقی مانده و حیات در آن‌ها تداوم یافته باشد؟ همچنین، پایان این رویداد و تأثیر آن بر حیات روی زمین نیز موضوع تحقیقات گسترده است. اما بزرگ‌ترین سوال مربوط به زمین گلوله‌برفی این است که اصلاً چگونه اتفاق افتاد؟

دلیلی وجود ندارد که فکر کنیم خورشید ناگهان گرمای کمتری تولید کرده باشد، پس چه چیزی باعث شد سیاره تا آن حد سرد شود؟

اکنون پژوهشگران دانشگاه شمالگان نروژ، مکانیسم بازخوردی اضافی را پیشنهاد کرده‌اند که ممکن است دست‌کم بخشی از شکاف اطلاعاتی موجود را پر کند. آن‌ها خاطرنشان می‌کنند که «در دماهای به اندازه کافی پایین، نمک شروع به رسوب از یخ دریا می‌کند و لایه‌ای کریستالی تشکیل می‌دهد». این کریستال‌های نمک بسیار بازتابنده هستند و می‌توانند همان نقش یخ را در جلوگیری از جذب نور خورشید ایفا و در نتیجه سیاره را سرد کنند.

یکی از پرسش‌های مهم در تحقیقات مربوط به دوره‌ی «زمین گلوله‌برفی»، این است که اگر طبق مدل‌ها، تبخیر یخ در مناطق گرمسیری برای هزاران سال ادامه داشته، چگونه می‌توان گسترش و تداوم پوشش یخی در سطح سیاره را توضیح داد؟ فرضیه‌ مطرح‌شده، نقش بازتاب نور خورشید توسط نمک‌های موجود بر سطح زمین است. به این ترتیب که علاوه بر یخ، نمک نیز با افزایش میزان انعکاس نور خورشید، به کاهش دما و حفظ شرایط یخی کمک می‌کرده است.

قبل از ادامه بحث، لازم است به این نکته اشاره کنیم که آب شور خوب منجمد نمی‌شود و معمولاً هنگام انجماد حذف می‌شود. به همین دلیل است که با گسترش یخ دریا در زمستان شمالگان یا جنوبگان، آب اطراف آن شورتر می‌شود. با دانستن این موضوع، ممکن است تعجب کنید که چگونه نمک می‌توانست در یخ دریا برای رسوب وجود داشته باشد؟

پاسخ این است که اگرچه نمک زیادی در هنگام انجماد حذف می‌شود، برخی از آن‌ها در شرایط سرد به دام می‌افتند. مطالعه‌ی اخیر نشان می‌دهد که با رسیدن گسترش یخ دریا به نقطه‌ای که میزان ذوب از تشکیل دوباره‌ی آن پیشی گرفت، تولید نمک در مناطق گرمسیری به‌عنوان مکانیزم جایگزین برای افزایش بازتاب نور خورشید و کاهش دمای زمین عمل کرده است.

با وجود اینکه مطالعه نمی‌تواند مدت زمان دقیق رسوب نمک در دوران زمین گلوله‌برفی را مشخص کند، پژوهشگران به احتمال وجود چنین رسوبی اطمینان دارند. پیش‌تر، مدل‌سازی‌های آب و هواییِ این دوره نیازمند سطوح غیرواقعی از کاهش دی‌اکسید کربن در جو بود؛ اما با لحاظ کردن نقش نمک، می‌توان سطح دی‌اکسید کربن را در بازه‌ی معقول‌تری تصور کرد.

پژوهشگران معتقدند توضیح آن‌ها قانع‌کننده است؛ چراکه ترکیب نمک‌های دریایی یکنواخت نیست. برخی از انواع نمک در دمای منفی ۸ درجه سانتی‌گراد رسوب می‌کنند، در حالی که برای رسوب برخی دیگر به دمای منفی ۳۶ درجه سانتی‌گراد نیاز است. این تنوع امکان ایجاد یک حلقه‌ی بازخورد را فراهم می‌کند: کاهش دما، آزادشدن بخشی از نمک‌ها را به دنبال دارد و افزایش بازتابندگی سیاره، به سردتر شدن آن منجر می‌شود تا اینکه انواع دیگر نمک نیز رسوب کنند.

پژوهشگران تصریح می‌کنند که مدلشان جامع نیست و تمامی عوامل شناخته‌شده، نظیر نقش ابرها در گسترش زمین گلوله‌برفی را شامل نمی‌شود. همچنین، آن‌ها اذعان دارند که میزان بازخورد ناشی از رسوب نمک هنوز به‌طور قطعی تعیین نشده است؛ بااین‌حال، حتی اثر اندک نیز می‌تواند حائز اهمیت باشد.

مطالعه به صورت پیش‌انتشار در مجله Climate of the Past منتشر شده است.