در ۸۰۰ هزار سال گذشته، سطح اکسیژن در جو زمین به‌آرامی در حال کاهش بوده است و طبق تحقیقات جدید انجام گرفته در جنوبگان، فرسایش یخچال‌های طبیعی هم می‌تواند در آن نقش داشته باشد، نقشی که پیش‌تر نادیده گرفته شده بود.

بخچال‌ها حین حرکت سنگ و سایر مواد موجود در مسیرشان را خرد می‌کنند، منظره‌های جدیدی پدید می‌آورند، مواد معدنی را در هم می‌آمیزند، و کربن آلی مدفون‌شده را نمایان می‌کنند.

زمانی که این مواد از زیر یخ بیرون بیایند، فرایند فیزیکی و شیمیایی هوازدگی رخ می‌دهد که با مصرف اکسیژن، باعث تجزیه سنگ‌ها و مواد معدنی می‌شود.

محققان با بررسی سوابق زمین‌شناختی دریافتند که تقریبا زمانی که سطح اکسیژن شروع به کاهش کرد، تغییر مهمی در چرخه‌های یخچالی جهان رخ داد.

این گروه تحقیقاتی متوجه شد که عصر یخبندان امروزی زمین حدود دو میلیون و ۷۰۰ هزار سال پیش آغاز شده است. از آن زمان، ده‌ها چرخه یخچالی رخ داده است.

در هر یک از این دوره‌ها، کلاهک‌های یخی رو به بیرون رشد می‌کرد و تا یک‌سوم سیاره زمین را با یخ می‌پوشاند و سپس در نهایت، به سمت قطب‌ها عقب‌نشینی می‌کرد.

هر یک از این چرخه‌ها حدود ۴۰ هزار سال طول می‌کشید و تا یک میلیون سال پیش نیز همین روند ادامه داشت. سپس، تقریبا همان زمانی که اکسیژن اتمسفر رو به کاهش گذاشت، فاصله چرخه‌های یخچالی حدود ۱۰۰ هزار سال، یعنی بیش از دو برابر قبل شد.

یوژن یان، از نویسندگان این تحقیق از دانشگاه رایس، می‌گوید: «می‌دانیم که میزان اکسیژن جو در اواخر دوره پلیستوسن اندکی رو به کاهش گذاشت و انگار یخچال‌ها در آن نقش داشته‌اند. تقریبا از همان زمان یخچال‌زایی گسترده‌تر و شدیدتر شد، و این واقعیت ساده در برابر ما است که سایش یخچالی باعث هوازدگی می‌شود.»

هوازدگی به فرایندهایی فیزیکی و شیمیایی اطلاق می‌شود که سنگ‌ها و کانی‌ها را تجزیه می‌کند و اکسیده شدن فلزات از مهم‌ترین آن‌هاست؛ از جمله زنگ‌زدگی آهن که یک نمونه آن است. اکسید‌آهن با رنگی متمایل به قرمز، به‌سرعت روی سطوح آهنی که در معرض اکسیژن جو (اکسیژن) باشند، تشکیل می‌شود.

دکتر یان می‌گوید: «وقتی سطوح بلورین و دست‌نخورده  ذخایر رسوبی در معرض اکسیژن جو قرار گیرد، هوازدگی رخ می‌دهد که به معنای مصرف اکسیژن است.»

دکتر یان در تحقیق قبلی خود با استفاده از حباب‌های هوای برگرفته از مغزه‌های یخی جنوبگان، نشان داده بود که  میزان اکسیژن جو زمین طی ۸۰۰ هزار سال گذشته حدود ۰.۲ درصد کاهش یافته است.

در آن تحقیق، دکتر یان همراه محققان دانشگاه پرینستون، دانشگاه ایالتی اورگان، دانشگاه مِین و دانشگاه کالیفرنیا، حباب‌های موجود در مغزه‌های یخی قدیمی‌تر را تجزیه و تحلیل کردند و نشان دادند که افت اکسیژن پس از دو برابر شدن طول چرخه‌های یخبندان زمین، حدود یک میلیون سال پیش، شروع شده است.

دکتر یان می‌گوید: «کم‌تر بودن میزان اکسیژن تولیدی از میزان اکسیژن مصرفی، علت این افت است. این همان چیزی است که به آن می‌گوییم چشمه و چاهه. چشمه اکسیژن تولید می‌کند و چاهه آن را مصرف یا جذب می‌کند. طبق برداشت ما در این تحقیق، جذب شدیدتر اکسیژن عامل افت مذکور است؛ یعنی میزان مصرف آن بیش‌تر است.»

فرایندهای یخچال‌زایی و یخچال‌زدایی دو اثر کلیدی دارند که مصرف اکسیژن ناشی از هوازدگی را تحت تاثیر قرار می‌دهند. نخستین اثر، همان طور که گفته شد، از طریق خود یخچال‌ها صورت می‌گیرد. دومین اثر ناشی از افزایش و کاهش سطح آب دریاها است.

وقتی یخچال‌ها رشد و پیشرفت می‌کنند، سطح آب دریاها کاهش می‌یابد. اما وقتی یخچال‌ها ذوب می‌شوند و عقب‌نشینی می‌کنند، سطح آب دریاها افزایش می‌یابد.

وقتی مدت چرخه‌های یخچالی بیش از دو برابر شود، دامنه نوسان سطح‌ آب دریاها نیز چنین می‌شود. وقتی اراضی بیشتری با عقب‌نشینی آب نمایان می‌شود، زمین‌هایی که قبلا زیر آب بودند ،در معرض اکسایش یا اکسیده شدن اکسیژن موجود در جو قرار می‌گیرند.

دکتر یان می‌گوید: «برای تعیین میزان اکسیژن مصرفی برخی محاسبات انجام دادیم و متوجه شدیم فقط حدود یک‌چهارم کاهش مشاهده شده است؛ یعنی بقیه به نقش خود یخچال‌ها در فرایند مصرف اکسیژن مربوط می‌شود.»

این محققان می‌گویند با توجه به آنکه میزان دقیق پوشش یخ در هر چرخه یخچالی مشخص نیست، در مورد دامنه هوازدگی ناشی از فرسایش یخچالی تردیدهای گسترده‌تری وجود دارد.

اما دکتر یان می‌گوید طبق شواهدی که این گروه تحقیقاتی گردآوری کرده است، جذب اکسیژن آن قدر هست که باعث چنین افتی شود.

او می‌گوید: «علت‌یابی در مقیاس جهانی خیلی دشوار است. اما آزمایش‌هایی انجام دادیم تا ببینیم چقدر افزایش هوازدگی لازم است تا باعث این افت اکسیژن شود و متوجه شدیم که نامعقول نیست. از لحاظ نظری، میزان افت مشاهده‌شده می‌تواند ناشی از هوازدگی باشد.»

این تحقیق در مجله پیشرفت‌های علم (Science Advances) منتشر شده است.