تاثیر گرم شدن زمین بر وقوع گسترده زمین لرزه ها و آتشفشان ها

در روزهای پس از واقعه سونامی اقیانوس هند در دسامبر ،۲۰۰۴ سایت های اینترنتی پر شده بود از نظریه هایی که این فاجعه را با پدیده گرم شدن سراسری زمین و تحولات آب و هوایی مرتبط می دانستند. البته هرچند بسیاری از آن نظریات چندان جنبه علمی نداشتند اما اکنون ارتباط میان وقوع رویدادهای شدید زمین شناختی (نظیر زلزله و آتشفشان) با پدیده گرم شدن زمین به یک موضوع جدی علمی بدل شده است. اکنون شواهد گردآوری شده از چهارگوشه جهان حاکی از آن است که تغییرات آب و هوایی حاصل از گرم شدن زمین می تواند منجر به افزایش وقوع رویدادهایی نظیر زمین لرزه، فوران های آتشفشانی و نیز لغزش بستر اقیانوس ها (که خود باعث وقوع سونامی های عظیم خواهد شد) شود. هرچند چنین اتفاقی پیش از این نیز چندین بار در طول تاریخ زمین تکرار شده است اما نکته وحشتناک آن است که ما هم اکنون دقیقاً در آستانه تکرار مجدد چنین واقعه ای قرار گرفته ایم. البته هیچ یک از دانشمندان وقوع زلزله سوماترا را حاصل از گرم شدن زمین نمی دانند اما عموم آنها معتقدند که در صورت ادامه روند فعلی تغییرات آب و هوایی زمین، نه تنها باید منتظر روزهایی گرم تر بلکه باید در انتظار وقوع زلزله ها، آتشفشان ها و سونامی های بیشتری هم باشیم.
سیستم آب و هوایی زمین به واسطه تغییر جرم توده های آب و یخی که در سرتاسر سیاره توزیع شده و اقیانوس ها و یخچال ها را تشکیل می دهد مستمراً با پوسته زمین برهم کنش دارد. فشار حاصل از این حجم عظیم آب و یخ بر پوسته زمین کاملاً قابل توجه است. هر متر مکعب آب، یک تن وزن دارد و وزن هر متر مکعب یخ نیز کمی کم تر و در حدود ۹/۰ تن است. با در نظر گرفتن این ارقام چندان جای تعجب نخواهد بود که افزایش یا کاهش این حجم عظیم آب یا یخ بتواند بر وقوع زلزله، فعالیت های آتشفشانی و حتی جابه جایی و لغزش بستر اقیانوس ها تاثیر بگذارد. به عنوان مثال، افزایش فشار حاصل از انباشت توده ای یخی به ضخامت یک کیلومتر بر روی یک قاره و یا کاهش فشار وارده بر روی بستر اقیانوس به واسطه پایین آمدن سطح اقیانوس ها تاثیر قابل ملاحظه ای بر میزان تنش و کرنش اعمال شده بر لایه های صخره ای زیرین خواهد داشت.
اگرچه نیروی وارده حاصل از وزن آب اقیانوس ها و لایه های یخی یخچال ها بر پوسته زمین همواره طی زمان به طور نامحسوسی در حال تغییر است اما اثر این تغییرات در زمان هایی که زمین با تحولات شدید و ناگهانی آب و هوایی روبه رو باشد (نظیر زمان آغاز و پایان دوره های یخبندان و یا دوران تحولات آب و هوایی اخیر که اکنون در آستانه آن هستیم) بسیار مشهودتر است. در چنین زمان هایی تغییر تعادل مابین تنش اعمال شده بر پوسته زمین و کرنش موجود در خود پوسته منجر به افزایش فوران های آتشفشانی و وقوع زمین لرزه های مهیب خواهد شد. در واقع زمین در طول تاریخ خود بارها شاهد این الگوی تحولی بوده است به طوری که فقط طی ۶۵۰ هزار سال اخیر، هفت مرتبه به علت کاهش دمای سیاره، وسعت یخ های قطبی افزایش یافته و محدوده های قطبی به سوی عرض های جغرافیایی جنوبی تر پیشروی کرده اند. همین امر سبب شده تا هربار و تا پیش از پسروی مجدد این یخ ها، حجم عظیمی از آب در قالب اقیانوس های منجمد و یخچال های قاره ای محصور شود. این تغییرات وسیع توزیع آب در سیاره زمین در طول تاریخ منجر به نوسان شدید سطح آب های آزاد شده است به طوری که طی دوران های یخبندان، سطح آب اقیانوس ها ۱۳۰ متر از سطح فعلی آنها پایین تر رفته و پس از سپری شدن هر دوره دوباره به همین مقدار بالا می آمد. همین امر منجر به تغییر قابل توجه نیروی بار اعمال شده (حاصل از تغییر وزن آب و توده های یخ) بر آتشفشان ها و گسل ها می شد. هربار که لایه های یخی که آتشفشان ها و گسل های فعال را به پایین فشار می دادند، ذوب می شدند، صفحات پوسته زمین دوباره و به تدریج به جای اولیه خود بازمی گشت. طی همین فرآیند (که اصطلاحاً «بازگشت ایزواستاتیک» نامیده می شود) بود که گسل ها مجدداً فعال شده و فعالیت های لرزه شناختی به شدت افزایش می یافت.
در اوایل دهه ،۱۹۷۰ «جان چاپل» (John Chappell) از دانشگاه ملی استرالیا در کانبرا برای اولین بار از ارتباط مابین پیشرفت و پسرفت یخچال های زمین با نرخ فعالیت های آتشفشانی پرده برداشت. از آن زمان تاکنون شواهد متعدد دیگری نیز در این ارتباط به دست آمده است. به عنوان مثال اینک مشخص شده است که ذوب شدن یخچال های منطقه ایسلند (که از حدود ۱۰ هزار سال قبل و به واسطه پایان عصر یخبندان و گرم شدن تدریجی زمین آغاز شده است) و کاهش فشار اعمال شده بر توده های ماگمای زیرین آن منجر به افزایش شدید فعالیت های آتشفشانی در این منطقه شده است. «آلن گلازنر» (Allen Glazner) از دانشگاه کارولینای شمالی نیز الگوی تحولی مشابهی را در طول ۸۰۰ هزار سال گذشته در منطقه شرقی کالیفرنیا پیدا کرده است. علاوه بر اینها، افزایش نرخ فعالیت های آتشفشانی در آتشفشان های پوشیده از برف رشته کوه های کاسکید (Cascade) در ایالات متحده و منطقه آند نیز مشاهده شده است.
مطالعه زمین لرزه ها نیز از الگوی مشابهی خبر می دهد. «نیلز اکسل مورنر» (Nils-Axel Morner) از دانشگاه استکهلم در سوئد اولین شخصی بود که ارتباط میان «بازگشت ایزواستاتیک» صفحات پوسته زمین را با وقوع زمین لرزه های گسترده پس از عصر یخبندان در منطقه اسکاندیناوی توضیح داد. از آن زمان تاکنون نیز ارتباط مشابهی در مورد زلزله های مناطق اسکاتلند و آمریکا به دست آمده است. اما «پاتریک وو» (Patrick Wu) از دانشگاه کالگری در آلبرتای کانادا و «پائول جانستون» (Paul Johnston) از دانشگاه استرالیای غربی حتی پا را از این هم فراتر گذاشته و معتقدند که نقش «بازگشت ایزواستاتیک» پوسته زمین را - که با اتمام عصر یخبندان و به واسطه کاهش فشار حاصل از لایه های یخی آغاز شد - هنوز هم در مورد زمین لرزه هایی که امروزه اتفاق می افتد می توان مشاهده کرد. این دو دانشمند به عنوان مثال «بازگشت ایزواستاتیک» صفحه قاره آمریکای شمالی را عامل اصلی وقوع زلزله های شدید نیومادرید می دانند که در سال های ۱۸۱۱ و ۱۸۱۲ دره می سی سی پی مرکزی را لرزاند. اما درحالی که ما هنوز در معرض وقوع زمین لرزه ها و آتشفشان های حاصل از تأثیرات آخرین عصر یخبندان هستیم، موج جدیدی از این وقایع به واسطه روند اخیر گرم شدن زمین نیز آغاز شده است. در سال ،۲۰۰۴ یکی از ژئوفیزیکدان های ناسا به نام «جین سابر» (Jeanne Sauber) و زمین شناسی به نام «بروس مولینا» (Bruce Molina) از مرکز مطالعات زمین شناسی آمریکا وقوع زلزله ۲/۷ ریشتری سال ۱۹۷۹ آلاسکا را با مسئله ذوب شدن سریع یخچال های جنوب غربی این منطقه مرتبط دانسته و هشدار دادند که زلزله های بیشتری نیز در راهند. سابر در این باره می گوید: «در مناطقی نظیر آلاسکا که هم در معرض وقوع زلزله بوده و هم حاوی یخچال هایی است که در طول زمان دچار تغییر می شوند باید ارتباط میان این دو پدیده را مورد توجه قرار داد تا بتوان به تخمین بهتری از وقوع زلزله های آتی در این مناطق دست یافت.» همین امر در تمامی نقاط دیگر جهان هم که تواماً حاوی یخچال های عظیم طبیعی و گسل های فعال هستند، صادق است. (مناطقی نظیر آلپ، هیمالیا، کوه های راکی، آند و نیز آلپ جنوبی در نیوزیلند در زمره این مناطق محسوب می شوند.)
یکی دیگر از نقاطی که از این نظر مورد توجه ویژه زمین شناسان قرار دارد حاشیه های قاره ای گرینلند است. در اینجا کاهش فشار حاصل از ذوب شدن بسیار سریع و فاجعه آمیز لایه های عظیم یخی می تواند زلزله های آنچنان قدرتمندی ایجاد کند که توده های رسوبات انباشته شده در حاشیه این قاره در بستر اقیانوس را به ناگهان جابه جا کند. میزان رانش بستر اقیانوس به واسطه چنین رویدادی به حدی خواهد بود که سونامی های پرقدرتی را مشابه آنچه در حدود ۸ هزار سال قبل در منطقه استورگا (Storegga) در ساحل غربی نروژ به وقوع پیوسته ایجاد خواهد کرد. شواهد موجود حاکی از آن است که نابودی استورگا به واسطه وقوع زلزله ای در کف اقیانوس بوده که منجر به وقوع سونامی عظیمی با ارتفاع بیش از ۲۰ متر شده است. اگرچه لایه های رسوبی این منطقه اکنون دیگر به لحاظ زمین شناختی، پایدار محسوب می شود اما لایه های رسوبی مشابهی که اطراف گرینلند را احاطه کرده اند هم اینک در معرض جابه جایی هستند.
البته وقوع سونامی های عظیم تنها یکی از پیامدهای مستقیم تغییر توزیع آب در سیاره زمین خواهد بود و باید توجه داشت که نتایج این واقعه تنها به تاثیرات مستقیم آن منحصر نخواهد شد. در واقع بالا آمدن سطح دریاها به واسطه ذوب شدن یخچال های جهان که با پایان گرفتن آخرین عصر یخبندان آغاز شده است منجر به فوران آتشفشان هایی شده که حتی در حوزه مستقیم تاثیر کاهش وزن یخچال ها هم قرار نداشته اند. به عنوان مثال در سال ،۱۹۹۷ یک گروه تحقیقاتی از یونیورسیتی کالج لندن با کمک داده هایی که از لایه های رسوبی بستر دریایی مدیترانه گردآوری کرده بودند توانستند نشان دهند که شدت فعالیت های آتشفشانی در آن منطقه نیز مستقیماً با تغییرات سطح دریاها طی ۸۰ هزار سال گذشته مرتبط بوده است. واضح ترین این ارتباط مربوط به ۱۵ هزار سال اخیر است که طی آن سطح آب دریاها به سرعت افزایش یافته است. در ضمن، شواهد موجود حاکی از آن است که این تاثیرات، تاثیراتی صرفاً محلی نبوده اند که به منطقه خاصی منحصر شوند بلکه چنین تاثیراتی را در تمامی نقاط جهان می توان مشاهده کرد.
● وقایعی که در پیشند
ذوب شدن یخ ها و بالا آمدن سطح دریاها نتیجه دیگری هم دارد و آن این است که حاشیه صفحات قاره ای پوسته زمین که قبلاً از زیر آب بیرون آمده بودند مجدداً به زیر آب فرو خواهند رفت. مشابه چنین پدیده ای قبلاً هم در انتهای آخرین عصر یخبندان در زمین مشاهده شده است. در آن دوران با زیر آب رفتن محل تقاطع صفحات قاره ای و افزایش فشار بر آنها، گسل ها دوباره فعال شده و همین امر منجر به وقوع زلزله هایی در این مناطق - که اکنون در کف اقیانوس ها قرار گرفته بودند - شد. به عنوان مثال، تاکنون ۲۷ مورد جابه جایی در بستر اقیانوس اطلس شمالی کشف شده است که بسیاری از آنها به واسطه بالا آمدن سطح دریاها طی ۱۵ هزار سال اخیر ایجاد شده اند.
بنابراین و با توجه به آغاز موج جدید افزایش دمای زمین آیا امکان وقوع مجدد چنین رویدادهایی وجود دارد؟ مطالعات «سابر» و «مولینا» حاکی از آن است که نه تنها امکان وقوع مجدد این رویدادها وجود دارد بلکه چنین رویدادهایی هم اکنون نیز آغاز شده است. اما اینکه وسعت فجایع و نابودی های پیشِ رو تا چه حد باشد به سطح تحولات آب و هوایی حاصل از گرم شدن سراسری زمین و نیز میزان حساسیت پوسته سیاره ما نسبت به این تحولات وابسته خواهد بود. متأسفانه پاسخ های ارائه شده به این سئوالات، نگران کننده است چراکه اکنون چنین به نظر می رسد که پاسخ سئوال اول «وسیع» و پاسخ سئوال دوم «بسیار زیاد» باشد.
«کریس راپلی» (Chris Rapley) از مرکز مطالعات جنوبگان بریتانیا، شتاب گرفتن میزان ذوب شدن لایه های یخی گرینلند و احتمال فروریزی توده یخی بخش غربی جنوبگان را به «بیدار کردن غول خفته» تشبیه کرده و معتقد است که بدین ترتیب فقط طی چند قرن آینده ممکن است سطح آب دریاها چندین متر بالاتر بیاید و این به معنای آینده ای آتشین و لرزان برای زمین خواهد بود.
حتی اگر تخمین محتاطانه تری که شورای بین المللی بررسی تحولات آب و هوایی (IPCC) در گزارش سال ۲۰۰۱ خود در مورد میزان افزایش سطح اقیانوس ها ارائه کرده است را هم بپذیریم باز هم تاثیر این افزایش بر فعالیت های زمین شناختی، قابل توجه خواهد بود. مطابق پیش بینی IPCC، سطح آب اقیانوس ها تا انتهای این قرن ۸۸ سانتی متر بالاتر خواهد آمد. اگرچه این مقدار، به مراتب کم تر از افزایش ۱۳۰ متری سطح آب است که ۱۰ هزار سال پیش به وقوع پیوسته اما همین مقدار هم کافی است تا نیروی وزن عظیمی از این حجم اضافی آب بر بسیاری از آتشفشان ها و گسل های جهان وارد شود. در واقع پیش از این نیز مواردی اتفاق افتاده که در آنها حتی حجم های بسیار کمتر آب منجر به وقوع زلزله هایی شده است. به عنوان مثال، وزن آب دریاچه ایجاد شده در پشت سد واجونت (Vajont) در شمال شرقی ایتالیا در سال ۱۹۶۳ منجر به وقوع زمین لرزه ای شد که به فروریزی کوه مجاور آن یعنی کوه تاک (Toc) در دریاچه انجامید. بر اثر این فروریزی، موج غول آسایی تشکیل شد که از دیواره سد هم عبور کرده و شهر کوچک لانگارون (Longarone) را نابود کرد و به مرگ بیش از دو هزار نفر انجامید. هنوز چهار سال از این واقعه نگذشته بود که زلزله ای شدید طی رویدادی مشابه در ایالت ماهاراشترای هند موجب مرگ ۱۸۰ نفر شد. این زلزله نیز احتمالاً حاصل از وزن آب پشت سد کوینا (Koyna) در آن منطقه بوده است. اکنون نیز نگرانی های جدی درمورد وقوع زلزله هایی به واسطه وزن آب دریاچه پشت سد سه تنگه در کشور چین وجود دارد (این سد، پس از تکمیل، به بزرگ ترین سد جهان بدل خواهد شد). به همین دلیل هم دولت چین، اقدام به نصب سیستم های اندازه گیری ویژه ای برای کنترل مستمر میزان جابه جایی گسل ها در این منطقه کرده است.
هم اکنون ۵۷ درصد از حدود ۶۰۰ آتشفشان فعال جهان در جزایر و یا سواحل اقیانوس ها قرار گرفته اند. در ضمن ۳۸ درصد از این آتشفشان ها تنها ۲۵۰ کیلومتر با سواحل فاصله دارند. بنابراین چنانچه ذوب شدن گسترده توده های عظیم یخ های قطبی و بالا آمدن سطح دریاها همچنان ادامه یابد بسیاری از آتشفشان های جهان در معرض تغییرات تنش پوسته زمین قرار خواهند گرفت. در ضمن شواهد به جای مانده از پایان آخرین عصر یخبندان حاکی از آن است که در چنین حالتی علاوه بر فوران این آتشفشان های ساحلی باید منتظر افزایش تعداد زمین لرزه در حاشیه قاره ها نیز باشیم. همین امر در مناطقی که لایه های بستر اقیانوس در آن ناپایدارند می تواند منجر به لغزش بستر اقیانوس و وقوع سونامی های عظیم شود. (ساحل شرقی آمریکا، شمال کارائیب و ساحل کالیفرنیا جزء چنین مناطقی محسوب می شوند.)
اما مسئله نگران کننده تر آن است که وقوع چنین زلزله هایی (با توجه به محصور بودن هیدرات های گازی در لایه های رسوبی بستر دریاها) ممکن است منجر به آزاد شدن حجم وسیعی از گاز متان شود. (هیدرات های گازی در حاشیه بستر تمامی اقیانوس های جهان پیدا می شوند و با افزایش دمای آب اقیانوس ها و یا بر اثر وقوع زلزله در بستر دریاها و اقیانوس ها در مجاورت آنها امکان آزادسازی گاز متان از آنها وجود دارد.)
با توجه به آنکه گاز متان، گازی با تاثیر گلخانه ای شدید است، ورود این حجم اضافی متان به اتمسفر زمین می تواند روند فعلی گرم شدن زمین را حتی بیش از پیش تسریع کند.
البته نباید وقوع تمامی آتشفشان ها و زمین لرزه هایی که در پیشند را آن گونه که در برخی سایت های اینترنت آمده صرفاً حاصل از تحولات آب و هوایی بدانیم اما آنچه مسلم است آن است که هرچه از آغاز این قرن می گذرد باید منتظر وقوع زلزله ها، سونامی ها و آتشفشان های بیشتر و بیشتری باشیم که بسیاری از آنها به طور مستقیم و غیرمستقیم حاصل از گرم شدن زمین و تحولات آب و هوایی حاصل از آن است. این جهنمی است که بشر با فعالیت های آلاینده و زندگی مصرفی اش برای خود ایجاد کرده است. شاید اگر انسان شیوه زندگی خود را تغییر داده و به طبیعت احترام بیشتری بگذارد بتوان از وقوع آن جلوگیری کرد، شاید.

بیل مک گویر
ترجمه: شهاب شعری مقدم

منبع : کانون دانش