استخدم فريق دولي تكنولوجيا سبر الأعماق رادارياً، التي تم تطويرها لاستكشاف ما تحت سطح المريخ، لوضع خرائط عالية الدقة لأحواض المياه العذبة المدفونة عميقاً تحت صحراء الكويت. وسوف يساعد هذا البحث العلماء في تحديد مواقع أحواض المياه الجوفية في صحارى الأرض، ووضع خرائط لها بشكل أفضل، وفهم الأوضاع المائية الحالية والسابقة في هذه الصحارى، وتقييم كيفية تأثير تغير المناخ عليها.

وتغطي الصحارى نحو 20 في المئة من سطح اليابسة، بما في ذلك مناطق ذات كثافة سكانية عالية في شبه الجزيرة العربية وشمال أفريقيا وغرب ووسط آسيا وجنوب غرب الولايات المتحدة.

قبل أسابيع، توجه الى شمال الكويت فريق دولي يقوده الباحث المصري الأصل عصام حجي، الذي يعمل في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة الفضاء الأميركية (ناسا). وكان الهدف وضع خرائط لعمق واتساع أحواض المياه الجوفية في تلك البيئة الجافة، باستعمال نموذج أولي لرادار يسبر الأعماق منقول جواً. هذا الرادار المتطور المنخفض الترددات، الذي تبلغ قدرته 40 ميغاهرتز، قدمه معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في بسادينا ومعهد فيزياء الأرض في باريس. وانضم الى فريق حجي تقنيون من معهد الكويت للأبحاث العلمية.

حلق الفريق لمدة أسبوعين على متن طائرة هليكوبتر تحمل الرادار، على ارتفاع منخفض (305 أمتار) فوق حوضين جوفيين معروفين للمياه العذبة، سابراً ما تحت سطح الصحراء نزولاً حتى طبقة المياه، على أعماق تتراوح بين 20 و65 متراً. وأثبت الباحثون قدرة الرادار على تحديد مواقع أحواض المياه الجوفية، وسبر الاختلافات في عمق طبقة المياه، وتحديد أماكن تدفق المياه الى الأحواض وخروجها منها.

قال محمد الراشد، مدير قسم موارد المياه في معهد الكويت للأبحاث العلمية: «هذا الاختبار هو خطوة أولى حاسمة يؤمل أن تؤدي الى وضع خرائط واسعة النطاق للأحواض الجوفية. وهذا لا يحسن فقط قدرتنا على تحديد كميات المياه الجوفية، بل يساعد أيضاً في حفر الآبار بمزيد من الدقة».

أدلة على تغير المناخ

الرادار حساس لتغيرات الخصائص الكهربائية للصخور والرسوبيات والأتربة المشبعة بالمياه تحت سطح الأرض. والمناطق المشبعة بالمياه عاكسة قوية، وهي تعكس الإشارة الرادارية المنخفضة الترددات. ويكشف رجع الصدى الراداري سماكة خليط الحصى والرمال والطمي الذي يغطي معظم الصحراء الشمالية في الكويت ويقع فوق طبقتها المائية.

أعدّ الفريق مقاطع عرضية عالية الدقة لجوف الصحراء، مبيناً الاختلافات في طبقات المياه العذبة الجوفية في الحوضين المدروسين. وتم التأكد من النتائج التي توصل اليها الرادار بواسطة قياسات أرضية أجراها معهد الكويت للأبحاث العلمية.

وقال حجي: «سوف يساعد هذا البحث العلماء ليفهموا بشكل أفضل نظم أحواض المياه الجوفية «المتحجرة»، التي ما زال وجودها وعددها التقريبي وتوزعها غير معروف الى حد بعيد. إن كثيراً من الأدلة المتعلقة بتغير المناخ في صحارى الأرض يكمن تحت السطح وينعكس في المياه الجوفية. ومن خلال وضع خرائط لأحواض المياه الجوفية الصحراوية بواسطة هذه التكنولوجيا، يمكننا كشف طبقات ترسبت بفعل عمليات جيولوجية قديمة، تبعاً للأحوال المناخية التي سادت قبل آلاف السنين عندما كان الكثير من الصحارى الحالية رطباً».

ولفت حجي إلى أن أحدث التحليلات للمشاهدات والاهتمامات العلمية والبيانات المتعلقة بالاحتباس الحراري تركزت على المناطق القطبية والغابات، التي توفر أدلة قابلة للقياس على التغيرات البيئية الواسعة النطاق. أما البيئات الجافة وشبه الجافة، التي تمثل جزءاً جوهرياً من سطح الأرض، فقد تمت دراستها بشكل سيئ لكن شح المياه ومحتواها من الملح، والتغيرات في أنماط هطول الأمطار، والفيضانات الخاطفة، وارتفاع معدلات استغلال أحواض المياه الجوفية، وتوسع المناطق الصحراوية، هي جميعاً أدلة على أن تغير المناخ والنشاطات البشرية تؤثر أيضاً في هذه المناطق الجافة وشبه الجافة.

يتميز النموذج الأولي لرادار سبر الأعماق بخصائص مماثلة لجهازين يحلقان على متن مركبتي فضاء تدوران حول المريخ. الأول هو الرادار المتطور لسبر الأيونوسفير وما تحت سطح المريخ (MARSIS) على متن المركبة «مارس إكسبرس» التي أطلقتها وكالة الفضاء الأوروبية، والثاني هو رادار الأعماق الضحلة (SHARAD) على متن المركبة «مارس ريكونيسانس أوربيتر» التابعة لـ«ناسا». ويتولى MARSIS، الذي طوره شراكةً مختبر الدفع النفاث في «ناسا» ووكالة الفضاء الإيطالية، سبر الرسوبيات تحت سطح المريخ والكتل الجليدية القطبية فيه حتى عمق أقصاه 3 كيلومترات. أما SHARAD التي بنته أيضاً وكالة الفضاء الايطالية فيبحث عن سوائل أو مياه متجمدة على عمق عشرات الأمتار من القشرة السطحية للكوكب الأحمر، كما يسبر كتله القطبية. وقد وجد الراداران أدلة على جليد تحت سطح المريخ، لكنهما لم يكتشفا حتى الآن مياهاً سائلة. وقد تؤدي النتائج التي تم التوصل إليها في الكويت الى تفسيرات منقحة للبيانات المستقاة من هذين الرادارين.

دراسة نموذجية

جاءت عملية الكويت بعد بحث قام به علماء مختبر الدفع النفاث لسبر جوف الصحراء الأفريقية الكبرى، باستعمال أجهزة رادار مزودة بفتحات مسح تركيبية عالية الترددات حلقت على متن ثلاث رحلات للمكوك الفضائي في 1981 و1984 و1994. حدد ذلك البحث مواقع شبكات تصريف ضحلة وأحواض جافة كبيرة، ما افترض أن الصحراء الأفريقية شهدت نشاطاً مائياً سطحياً مكثفاً في ماضيها الجيولوجي الحديث.

أحواض المياه الجوفية الضحلة والسطح المنبسط، التي وضعت لها خرائط في الكويت، زودت الفريق بموقع اختبار مثالي. والجفاف المفرط، كما في هـذه المنطقة، ضروري لتمكين موجات الرادار من النفاذ عميقاً في السطح والانعكاس على الطبقات المشبعة بالمياه تحته. والطوبوغرافية المنبسطة وانخفاض الضوضاء اللاسلكية في الكويت خفضا  الضجيج وحـسَّنا  ارتداد الإشارات الرادارية.

وقال كريغ دوبسون، المسؤول عن برامج نقل تكنولوجيا التصوير الجيوديسي وتكنولوجيا الأجهزة المنقولة جواً في ناسا: «مهدت نتائج هذه الدراسة الطريق لوضع خرائط مأخوذة جواً لأحواض المياه الجوفية في مناطق شديدة الجفاف، مثل الصحراء الأفريقية وشبه الجزيرة العربية، ويمكن تطبيقها لإطلاق قمر اصطناعي في المستقبل بهدف وضع خرائط لأحواض المياه الجوفية الصحراوية على الأرض». وهذا العمل يمهد الطريق لمسبار أعماق الطبقات الجافة والصفائح الجليدية (OASIS)، وهو مشروع فضائي تزمع عليه «ناسا» لوضع خرائط للأحواض الجوفية الضحلة في الصحارى الأشد جفافاً على الأرض، وقياس حجم الصفائح الجليدية وسماكتها وطوبوغرافيتها القاعدية ومعدلات تصريفها.

جدير بالذكر أن تمويل الدراسة كان مشتركاً بين معهد الكويت للأبحاث العلمية ومعهد كيك لدراسات الفضاء التابـع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. وقدم سلاح الجو في شرطة الكويت الدعم التـقني لاختبارات الرحلات الجوية.