एक समय समशीतोष्ण और हरा-भरा रहा पृथ्वी का सबसे दक्षिणी महाद्वीप अंटार्कटिका लगभग 34 मिलियन वर्ष पहले जम गया और आज लगभग 3 मील (5 किमी) मोटी बर्फ की चादर से ढक गया है। इसके विपरीत, पृथ्वी का सबसे उत्तरी क्षेत्र, आर्कटिक क्षेत्र, अगले 25 मिलियन वर्षों तक नहीं जमा।

यह ध्रुवीय विषमता लंबे समय से वैज्ञानिकों को हैरान करती रही है, लेकिन शोधकर्ताओं ने अब इस रहस्य को सुलझा लिया है।

उन्होंने अंटार्कटिक क्षेत्र की स्थलाकृति का आकलन किया और लाखों वर्षों में सतह के विकास को पुनर्निर्मित करने के लिए कम्प्यूटेशनल मॉडल का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि एक शक्तिशाली भूवैज्ञानिक प्रक्रिया ने पूर्वी अंटार्कटिका में एक पर्वत श्रृंखला के पुन: उत्थान को प्रेरित किया, जिसने अंततः एक ऐसी ऊँचाई सीमा को पार कर लिया जो पर्वतीय हिमनदों के निर्माण और विस्तार तथा स्थायी बर्फ के जमने के लिए आवश्यक है।

परिणामस्वरूप, विशाल पूर्वी अंटार्कटिक हिमपत्र उस समय अस्तित्व में आया जब वैश्विक तापमान आज की तुलना में लगभग 9 डिग्री फ़ारेनहाइट (5 डिग्री सेल्सियस) अधिक था। इससे दक्षिणी ध्रुव पर बर्फ की चादर जम गई, जबकि वैश्विक शीतलन की दीर्घकालिक प्रवृत्ति के कारण उत्तरी ध्रुव के चारों ओर बर्फ की चादर बनने में समय नहीं लगा। पूर्वी अंटार्कटिक हिमपत्र पृथ्वी के इतिहास के एक अध्याय, जिसे ओलिगोसीन युग कहा जाता है, की शुरुआत में ही अस्तित्व में आ गया था, जो इओसीन युग के बाद आया था।

अंटार्कटिका कभी दक्षिणी गोलार्ध के गोंडवाना नामक महामहाद्वीप का हिस्सा था, जिसमें अफ्रीका, दक्षिण अमेरिका, ऑस्ट्रेलिया, अरब और भारतीय उपमहाद्वीप के भूभाग भी शामिल थे। प्लेट विवर्तनिकी नामक प्रक्रिया के तहत, जिसमें पृथ्वी की सतह पर महाद्वीप-स्तरीय प्लेटों की निरंतर गति शामिल है, ये भूभाग अंततः अलग हो गए और धीरे-धीरे अपने वर्तमान स्थानों की ओर खिसक गए।

"हमारे अध्ययन से पता चलता है कि एक प्राचीन भूवैज्ञानिक प्रक्रिया जो 160 मिलियन वर्ष से भी अधिक समय पहले अफ्रीका और अंटार्कटिका के महाद्वीपीय विखंडन के दौरान शुरू हुई और कई दसियों मिलियन वर्षों तक चली, उसने यह निर्धारित किया कि लगभग 34 मिलियन वर्ष पहले इओसीन-ओलिगोसीन संक्रमण के दौरान पृथ्वी की प्रमुख बर्फ की चादरें कब और कहाँ बन सकती थीं," इंग्लैंड के साउथेम्प्टन विश्वविद्यालय के भू-वैज्ञानिक थॉमस गेर्नन ने कहा, जो गुरुवार को साइंस पत्रिका में प्रकाशित अध्ययन के सह-प्रमुख हैं।

गेर्नोन ने कहा कि इस परिवर्तन ने पृथ्वी की गर्म "ग्रीनहाउस" जलवायु से वर्तमान ठंडी अवधि में बदलाव को चिह्नित किया।

अफ्रीका के अलग होने के बाद भी अंटार्कटिका करोड़ों वर्षों तक ऑस्ट्रेलिया और दक्षिण अमेरिका से जुड़ा रहा, और अंततः उनसे भी अलग हो गया।

गेर्नोन द्वारा उल्लिखित भूवैज्ञानिक प्रक्रिया एक घटना है जिसे मेंटल तरंगें कहा जाता है - पृथ्वी के भीतर गहराई में होने वाली धीमी गति की गड़बड़ी जो महाद्वीपीय विखंडन के दौरान उत्पन्न होती है।

गेर्नोन ने कहा, "ये तरंगें विवर्तनिक प्लेटों के निचले हिस्से से घनी चट्टानों को हटा सकती हैं, जिससे महाद्वीप हल्के हो जाते हैं और ऊपर उठने लगते हैं, अंततः पठारों और पर्वत श्रृंखलाओं जैसी ऊँची भूमि का निर्माण होता है।"

जब ये मेंटल तरंगें अंटार्कटिका के नीचे से गुजरीं, तो इनके कारण पूर्वी अंटार्कटिका के मध्य भाग में स्थित गैम्बर्टसेव पर्वत श्रृंखला से घिरा एक विशाल पठार बना। ये पर्वत लगभग 11,120 फीट (3,390 मीटर) ऊंचे हैं, लेकिन अब यह श्रृंखला दुनिया की सबसे बड़ी बर्फ की चादर के नीचे दबी हुई है।

शोधकर्ताओं ने कहा कि मेंटल तरंगों के कारण होने वाले अपरदन और उत्थान ने धीरे-धीरे भूभाग को इतनी ऊँचाई तक पहुँचा दिया कि गर्म वैश्विक जलवायु के समय भी बर्फ स्थिर हो सके।

जलवायु और स्थलाकृति

"हमारे अध्ययन से जलवायु परिवर्तन और स्थलाकृति परिवर्तन की परस्पर क्रिया के महत्व पर जोर दिया गया है," साउथेम्प्टन विश्वविद्यालय की भू-वैज्ञानिक और अध्ययन की सह-प्रमुख थीया हिंक्स ने कहा।

गेर्नोन ने बताया कि इओसीन युग के अंत में अंटार्कटिका के लिए स्थायी बर्फ के निर्माण हेतु आवश्यक ऊँचाई लगभग 4,920 फीट से 6,560 फीट (1.5 किमी से 2 किमी) के बीच थी। अध्ययन के सिमुलेशन से संकेत मिलता है कि लगभग 45 मिलियन वर्ष पूर्व तक पूर्वी अंटार्कटिका के बड़े क्षेत्र इस ऊँचाई से ऊपर उठ चुके थे।

“जिस प्रकार ऊंचे पहाड़ों पर चढ़ने पर तापमान गिरता है, उसी प्रकार अधिक ऊंचाई वाले क्षेत्रों में साल भर बर्फ बने रहने की संभावना अधिक होती है। हमने पाया कि अंटार्कटिका के हिमनदीकरण से पहले, बर्फ को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऊंचाई से ऊपर स्थित गैम्बर्टसेव पर्वत श्रृंखला का क्षेत्र नाटकीय रूप से बढ़ गया था। लगभग 34 मिलियन वर्ष पूर्व तक, इस क्षेत्र का लगभग 90% हिस्सा इस सीमा से ऊपर था, जबकि 60 मिलियन वर्ष पूर्व में यह केवल एक तिहाई था,” गेर्नोन ने कहा।

आर्कटिक में स्थिति अलग थी, जहाँ पिछले 5 करोड़ वर्षों में ग्लेशियर घटते-बढ़ते रहे, लेकिन बर्फ की बड़ी चादरें 1 करोड़ वर्ष से भी कम समय पहले तक स्थिर नहीं हुईं। उत्तरी ध्रुव पर कोई वास्तविक भूमि नहीं है। यह आर्कटिक महासागर के मध्य में स्थित है। इसका अर्थ है कि स्थायी बर्फ के निर्माण के लिए आवश्यक ऊँचाई तक पहुँचने के लिए पहले कोई भूभाग मौजूद नहीं था।

गेर्नोन ने कहा, "निचले इलाकों में स्थायी बर्फ जमने से पहले वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता कम होने के कारण जलवायु का ठंडा होना आवश्यक था।"