Post-glacial carbon stocks in two restricted Patagonian fjord basins (52°S) using acoustic profiles and sediment cores

في أعماق المحيط، تحت السطح، وفي المياه الباردة والمحمية في جنوب باتاغونيا، يقع أرشيف شاسع وصامت لتاريخ الأرض الحديث. هذه الوديان تحت الماء، المعروفة باسم المضائق البحرية (الفيوردات)، تعمل كمصائد طبيعية للرواسب. فبينما تنقل الأنهار التربة وقطع الصخور والمواد العضوية من اليابسة، تتباطأ حركة المياه في هذه الأحواض العميقة، مما يسمح للمواد بالاستقرار والتراكم على مر آلاف السنين. هذه العملية ليست مجرد فضول جيولوجي؛ بل هي جزء حيوي من دورة الكربون العالمية. فالكربون، وهو اللبنة الأساسية للحياة، يُحبس في هذه الطبقات من الطين والرمل، مما يؤدي فعليًا إلى إزالته من الغلاف الجوي حيث كان يمكن أن يساهم في رفع حرارة الكوكب. لطالما عرف العلماء أن المضائق البحرية فعالة في دفن الكربون، لكنهم واجهوا صعوبة في قياس كميته المخزنة بدقة. فقد اعتمدت معظم الدراسات السابقة على أخذ عينة واحدة من سطح قاع البحر أو من أنبوب ضيق واحد من الطين، ثم التخمين بأن تلك القطعة الصغيرة تمثل الحوض بأكمله. وغالبًا ما يفتقر هذا النهج إلى الصورة الأشمل، حيث يفشل في مراعاة الأشكال المعقدة لقاع البحر أو طبقات الرواسب العميقة التي تقع بعيدًا تحت السطح.

ولحل هذا اللغز، وجه فريق من الباحثين اهتمامهم إلى حوضين محددين ومحدودي النطاق في نظام مضائق جنوب باتاغونيا: باهيا كاريبيه (Bahía Caribe) وباهيا ترامبا (Bahía Trampa). وهما عبارة عن جيوب مائية صغيرة وعميقة محاطة بأراضٍ شديدة الانحدار، وتقعان في منطقة تهيمن عليها الرياح القوية والأمطار الغزيرة. أراد الباحثون معرفة إجمالي كمية الكربون المخزنة في عمود الرواسب بأكمله في هذين الحوضين، من أعلى سطح قاع البحر وصولًا إلى قاعدة الرواسب ما بعد الجليدية. وقد أدركوا أن النظر إلى السطح فقط سيعطي رقمًا صغيرًا مضللاً، لذا ابتكروا طريقة لرؤية القصة كاملة. لقد دمجوا طريقتين مختلفتين: أولاً، استخدموا جهاز سونار متخصص لرسم خريطة لشكل قاع البحر وقاع طبقة الرواسب، مما خلق نموذجًا ثلاثي الأبعاد للوادي الخفي. ثانيًا، استخرجوا أنابيب طويلة ومتصلة من الرواسب من أعمق أجزاء هذه الأحواض لتحليل التركيب الكيميائي للطين عند أعماق مختلفة. ومن خلال دمج شكل الحوض مع البيانات الكيميائية من العينات الجوهرية، تمكنوا من حساب الوزن الإجمالي للكربون المخفي في الأرض. ولأن طبقات الرواسب كانت أعمق من الأنابيب المستخدمة في بعض المناطق، فقد استخدموا النمذجة الإحصائية لتقدير محتوى الكربون في الأجزاء الأكثر عمقًا وغير المأخوذة من عينات، بناءً على الأنماط الموجودة في أعمق أجزاء عيناتهم.

كشفت النتائج عن مستودع مخفي من الكربون أكبر بكثير مما تشير إليه قياسات السطح. ففي الحوض الأكبر، باهيا كاريبيه، حسب الفريق أن الرواسب تحتوي على ما يقرب من 65,100 طن من الكربون العضوي و38,000 طن من الكربون غير العضوي. وفي الحوض الأصغر والأقل عمقًا، باهيا ترامبا، بلغ الإجمالي حوالي 13,400 طن من الكربون العضوي و4,600 طن من الكربون غير العضوي. وعندما قارن الباحثون إجماليات العمق الكامل هذه بكمية الكربون الموجودة في العشرة سنتيمترات الأولى فقط من الرواسب، وجدوا فرقًا مذهلاً. إذ كان إجمالي الكربون المخزن في عمود الرواسب الكامل أكبر بنحو مائة ضعف مما يمكن تقديره من خلال النظر فقط إلى طبقة السطح. يسلط هذا التفاوت الهائل الضوء على مدى خطورة افتراض أن سطح الطين يمثل الكومة بأكملها؛ فالطبقات العميقة تحمل الغالبية العظمى من الكربون المخزن.

لقد كان الاكتشاف غير المتوقع هو الكمية الكبيرة من الكربون غير العضوي الموجود في هذه الأحواض. وبينما يأتي الكربون العضوي من الكائنات الحية مثل النباتات والحيوانات، فإن الكربون غير العضوي في هذه الرواسب يأتي من أصداف الكائنات البحرية الدقيقة والقطع المعدنية الأخرى. وفي باهيا كاريبيه، شكل هذا الكربون غير العضوي 37 بالمائة من إجمالي مخزون الكربون، وفي باهيا ترامبا، شكل 25 بالمائة. وهذا تمييز بالغ الأهمية لأن طريقة تخزين الكربون غير العضوي تختلف عن الكربون العضوي. إن تكوين هذه الأصداف المعدنية يطلق في الواقع كمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون في المياه المحيطة، مما يعني أنه بينما يُدفن هذا الكربون في الرواسب، فإنه لا يعمل كإزالة صافية لثاني أكسد الكربون من الغلاف الجوي بنفس الطريقة التي تعمل بها المادة العضوية. وأشار الباحثون إلى أن هذا الكربون غير العضوي جاء على الأرجح من أصداف كائنات مثل المحار والمنخربات (foraminifera) المجهرية التي عاشت في الماء، وليس من الصخور الموجودة على اليابسة، والتي لا تحتوي على معادن كربونية.

كما سلطت الدراسة الضوء على كيفية تأثير شكل الحوض وعمق المياه على ما يتم تخزينه. فالحوض الأكبر والأعمق، باهيا كاريبيه، الذي يتصل بالمحيط المفتوح عبر قناة عميقة، احتوى على نسبة أعلى من الكربون غير العضوي مقارنة بالحوض الأصغر والأقل عمقًا. وهذا يشير إلى أن البيئة البحرية في الحوض الأعمق كانت أكثر ملاءمة لنمو الكائنات البانية للأصداف. وفي المقابل، كان الحوض الأقل عمقًا أكثر تأثرًا بالمياه العذبة والجريان الجليدي، مما أدى إلى مزيج مختلف من الرواسب. استخدم الباحثون طريقة إحصائية لمحاكاة شكل طبقات الرواسب ألف مرة لمراعاة عدم اليقين، لضمان قوة أرقامهم النهائية. ووجدوا أنه على الرغم من عدم قدرتهم على رؤية الجزء السفلي جدًا من الرواسب في بعض المناطق، إلا أن الطبقات التي عاينوها أشارت إلى أن كثافة الكربون ظلت ثابتة حتى في الأعماق الكبيرة.

في النهاية، يقدم هذا العمل صورة أكثر وضوحًا لمدى كمية الكربون المخفي في مضائق باتاغونيا. فهو يوضح أن الاعتماد على عينات السطح وحدها يقلل بشكل كبير من القدرة الحقيقية للتخزين في هذه الوديان المائية. إن إجمالي الكربون في هذين الحوضين يضاهي كمية الكربون المخزنة في أراضي الخث (peatlands) في المنطقة، وهي مناطق مشهورة بقدرتها على الاحتفاظ بالكربون. ومع ذلك، تحذر الدراسة أيضًا من أن ليس كل الكربون في الرواسب متساويًا؛ فالجزء غير العضوي، رغم كونه ضخمًا، يلعب دورًا مختلفًا عن الجزء العضوي في النظام المناخي. ومن خلال رسم خرائط للعمق الكامل لهذه الأحواض، قدم الباحثون محاسبة أكثر دقة لميزانية الكربون في الأرض، موضحين أن الطبقات العميقة والصامتة للمضائق تحتفظ بجزء كبير، ولم يكن ملحوظًا من قبل، من كربون الكوكب. إن فهم هذا الأمر ضروري للتنبؤ بدقة بكيفية استجابة مناخ الأرض للتغيرات في المستقبل، بينما تستمر هذه الأرشيفات تحت الماء في النمو والتحرك مع المد والجزر والجليد.