Carbon release from Chatham Rise pockmarks may have been climatically relevant during the last deglaciation
تستخدم هذه الدراسة نموذجاً هيدروميكانيكياً ثنائي الأبعاد لإثبات أن التحرر السريع للسوائل من فوهات "تشاثام رايز" (Chatham Rise) خلال فترة التراجع الجليدي الأخيرة كان بإمكانه إطلاق ما يقرب من 2 بيتاغرام من ثاني أكسيد الكربون سنوياً، وهو معدل أعلى بكثير من معدل الحدث الحراري الأقصى في عصر الباليوسين-الإيوسين، مما يشير إلى أن هذا الإطلاق الكربوني الجيولوجي كان محركاً رئيسياً، لم يُقدر حق قدره سابقاً، لاتجاهات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أثناء فترات التراجع الجليدي.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
في أعماق قاع المحيط، تكمن خزانات هائلة من الكربون القديم محاصرة داخل طبقات من الصخور والرواسب. لعقود من الزمن، عرف العلماء أن مناخ الأرض مرتبط ارتباطًا وثيقًا بكمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، لكن الآليات الدقيقة التي تنقل هذا الكربون بين باطن الأرض والجو ظلت غامضة نوعًا ما. أحد الأسئلة الرئيسية كان مدى سرعة وكمية هذا الكربون الجيولوجي الذي يمكنه الهروب إلى السطح، لا سيما خلال الأوقات التي يسخن فيها الكوكب وتذوب فيها الصفائح الجليدية. فعندما تذوب كميات هائلة من الجليد، يتغير الوزن الذي يضغط على قاع المحيط، ويمكن لهذا التحول أن يحفز إطلاق السوائل من أعماق الأرض. وإذا كانت هذه السوائل تحمل ثاني أكسيد الكربون، فقد تؤدي أيضًا إلى تسريع الاحتباس الحراري، مما يخلق حلقة تغذية راجعة حيث يؤدي الاحترار إلى مزيد من إطلاق الكربون، مما يؤدي بدوره إلى مزيد من الاحترار. إن فهم هذه النبضات الخفية للغاز أمر بالغ الأهمية لإعادة بناء مناخ الماضي والتنبؤ بسلوك نظام الأرض في المستقبل.
قبالة سواحل نيوزيلندا، يحمل هضبة بحرية تُعرف باسم "تشاتام رايز" (Chatham Rise) دليلًا صامتًا وضخمًا على هذه العملية. فقعر البحر هناك مليء بأكثر من 45,000 من المنخفضات الشبيهة بالفوهات، والتي تشكلت نتيجة طرد السوائل من الأسفل. وبينما ترتبط فوهات مماثلة في أجزاء أخرى من العالم غالبًا بإطلاق غاز الميثان الناتج عن ذوبان الجليد، فإن "تشاتام رايز" لم تكن مغطاة بكتل جليدية قط، ولا تحتوي فوهاتها على الميثان. وبدلاً من ذلك، تشير الأدلة الكيميائية إلى أن هذه الفوهات هي منافذ لثاني أكسيد الكربون القديم الذي ظل محبوسًا لملايين السنين في صخور الحجر الجيري في أعماق القشرة الأرضية. ويشير توقيت ظهور هذه الفوهات مباشرة إلى آخر مرة كان فيها العالم يخرج من عصر جليدي، وهي فترة تُعرف باسم "تراجع العصر الجليدي" (deglaciation). وهذا يطرح احتمالاً مقنعاً: وهو أن الارتفاع السريع في مستوى سطح البحر خلال ذلك الوقت عمل مثل مفتاح التشغيل، حيث أطلق خزانات الكربون العميقة وضخها في المحيط والغلاف الجوي.
ولاختبار هذه الفكرة، قام فريق من الباحثين ببناء محاكاة حاسوبية لقاع المحيط تحت "تشاتام رايز". وقد ركزوا على الطبقات السميكة من الرواسب الغنية بالطين التي تقع بين خزانات الكربون العميقة وقاع البحر. في الأوقات العادية، عندما تكون مستويات سطح البحر مستقرة، تتحرك السوائل ببطء وبشكل منتظم عبر هذه الرواسب، تمامًا مثل امتصاص الماء داخل إسفنجة. ومع ذلك، قام الباحثون بنمذجة ما يحدث عندما ترتفع مستويات سطح البحر بسرعة، كما حدث خلال نهاية العصر الجليدي الأخير. أظهر نموذجهم أن هذه الزيادة السريعة في وزن الماء تدفع رواسب الطين إلى حالة لا تستطيع فيها التصريف بسرعة كافية. يتراكم هذا الضغط ويجبر السائل على البحث عن المسار الأقل مقاومة، حيث يخترق الرواسب عبر قنوات ضيقة وقوية بدلاً من التسرب بهدوء. وتصل هذه القنوات في النهاية إلى السطح، مكونة الفوهات التي تُرى اليوم على قاع البحر.
كشفت المحاكاة أنه بمجرد تشكل هذه القنوات، فإنها تنقل السوائل بمعدل أسرع بنحو ألف مرة من التسرب البطيء والمستمر الذي يحدث بين العصور الجليدية. ومن خلال تطبيق هذا النموذج على 476 فوهة صغيرة تم رسم خرائطها بالتفصيل، قدر الباحثون حجم السائل الذي يمكن أن يكون قد تم إطلاقه خلال الموجة الأولى من هذا النشاط. وحسبوا أن حجم السائل الذي يتحرك عبر هذه المسارات كان حوالي 1,800 كيلومتر مكعب في السنة. ولفهم التأثير المناخي، قام الفريق بعد ذلك بتحويل حجم السائل هذا إلى كتلة من ثاني أكسيد الكربون. وحتى باستخدام أكثر التقديرات تحفظًا — بافتراض أن السائل يحتوي فقط على جزء ضئيل من ثاني أكسيد الكربون وكان في حالة غازية — كانت النتيجة مذهلة؛ إذ بلغ معدل الإطلاق حوالي 2 بيتاغرام من ثاني أكسيد الكربون سنويًا.
هذا الرقم مهم عند وضعه في سياق تاريخ الأرض. فقد قارن الباحثون نتائجهم ببداية حدث احترار قديم شهير يُعرف باسم "الحد الأقصى الحراري للباليوسين-إيوسين" (Paleocene-Eocene Thermal Maximum)، والذي تسبب في انقراض جماعي وارتفاعات حادة في درجات الحرارة العالمية. ويشير تقديرهم إلى أن إطلاق الكربون من فوهات "تشاتام رايز" وحدها كان أسرع بنحو أربع مرات من معدل إطلاق الكربون المستنتج لبداية تلك الكارثة القديمة. ورغم أن الدراسة ركزت على مجموعة فرعية محددة من الفوهات واستخدمت محاكاة بدلاً من القياس المباشر، إلا أن النتائج تشير إلى أن إطلاق الكربون الجيولوجي من حقول مثل "تشاتام رايز" قد يكون محركًا رئيسيًا، وإن كان مغفولًا عنه سابقًا، لتغير المناخ خلال فترة تراجع العصر الجليدي الأخيرة. وتشير الدراسة إلى أن دورة الكربون العميقة في الأرض قادرة على الاستجابة بسرعة للتغيرات السطحية، مما قد يؤدي إلى تقديم نبضات هائلة من غازات الاحتباس الحراري التي ربما ساعدت في تشكيل مناخ الماضي.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.