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

समुद्र की सतह के बहुत नीचे, दक्षिणी पेटागोनिया के ठंडे, सुरक्षित जल में, पृथ्वी के हालिया इतिहास का एक विशाल, शांत संग्रह स्थित है। ये अंतर्जलीय घाटियाँ, जिन्हें फ्योर्ड (fjords) कहा जाता है, तलछट के लिए प्राकृतिक जाल के रूप में कार्य करती हैं। जैसे ही नदियाँ भूमि से मिट्टी, चट्टान के टुकड़े और कार्बनिक पदार्थ बहाकर लाती हैं, इन गहरे बेसिनों में पानी की गति धीमी हो जाती है, जिससे सामग्री को जमने और हजारों वर्षों में जमा होने का अवसर मिलता है। यह प्रक्रिया केवल एक भूवैज्ञानिक जिज्ञासा नहीं है; यह वैश्विक कार्बन चक्र का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। कार्बन, जो जीवन का मौलिक आधार है, मिट्टी और रेत की इन परतों में कैद हो जाता है, जिससे यह प्रभावी रूप से वायुमंडल से बाहर निकल जाता है जहाँ अन्यथा यह ग्रह को गर्म करने में योगदान दे सकता था। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि फ्योर्ड कार्बन को दफनाने में कुशल हैं, लेकिन वे सटीक रूप से यह मापने में संघर्ष करते रहे हैं कि वहां कितना कार्बन जमा है। अधिकांश पिछले अध्ययन समुद्र तल के ऊपरी हिस्से से या मिट्टी की एक संकीर्ण ट्यूब से एक एकल नमूना लेने और फिर यह अनुमान लगाने पर निर्भर रहे हैं कि वह छोटा सा टुकड़ा पूरे बेसिन का प्रतिनिधित्व कैसे कर सकता है। यह दृष्टिकोण अक्सर बड़ी तस्वीर को 놓 देता है, क्योंकि यह समुद्र तल के जटिल आकार या सतह से बहुत नीचे स्थित तलछट की गहरी परतों को ध्यान में रखने में विफल रहता है।

इस पहेली को सुलझाने के लिए, शोधकर्ताओं के दल ने अपना ध्यान दक्षिणी पेटागोनियन फ्योर्ड प्रणाली के दो विशिष्ट, प्रतिबंधित बेसिनों की ओर लगाया: बाहिया कैरिब (Bahía Caribe) और बाहिया ट्रैम्पा (Bahía Trampa)। ये ऊँची भूमि से घिरे हुए छोटे, गहरे जल के पॉकेट हैं, जो तीव्र हवाओं और भारी वर्षा वाले क्षेत्र में स्थित हैं। शोधकर्ता जानना चाहते थे कि इन बेसिनों में तलछट के पूरे स्तंभ (column) में कुल कितना कार्बन जमा है, जो समुद्र तल के बिल्कुल ऊपरी हिस्से से लेकर पोस्ट-ग्लेशियल जमाव के आधार तक फैला हुआ है। वे जानते थे कि केवल सतह को देखने से भ्रामक रूप से कम संख्या प्राप्त होगी, इसलिए उन्होंने पूरी कहानी देखने का एक तरीका निकाला। उन्होंने दो अलग-अलग विधियों को मिलाया: पहले, उन्होंने समुद्र तल के आकार और तलछट की परत के निचले हिस्से का मानचित्रण करने के लिए एक विशेष सोनार उपकरण का उपयोग किया, जिससे छिपी हुई घाटी का एक त्रि-आयामी (3D) मॉडल तैयार हुआ। दूसरा, उन्होंने इन बेसिनों के सबसे गहरे हिस्सों से लंबी, निरंतर तलछट ट्यूबों को निकाला ताकि विभिन्न गहराइयों पर मिट्टी की रासायनिक संरचना का विश्लेषण किया जा सके। बेसिन के आकार को कोर (cores) से प्राप्त रासायनिक डेटा के साथ जोड़कर, वे जमीन में छिपे कार्बन के कुल वजन की गणना कर सके। चूंकि कुछ क्षेत्रों में तलछट की परतें कोर की तुलना में अधिक गहरी थीं, इसलिए उन्होंने अपने नमूनों के सबसे गहरे हिस्सों में पाए गए पैटर्न के आधार पर सबसे गहरे, बिना नमूने वाले हिस्सों में कार्बन की मात्रा का अनुमान लगाने के लिए सांख्यिकीय मॉडलिंग का उपयोग किया।

परिणामों ने कार्बन के एक ऐसे छिपे हुए भंडार का खुलासा किया जो सतह के मापों द्वारा सुझाए गए स्तर से कहीं अधिक बड़ा था। बड़े बेसिन, बाहिया कैरिब में, टीम ने गणना की कि तलछट में लगभग 65,100 टन कार्बनिक कार्बन और 38,000 टन अकार्बनिक कार्बन मौजूद है। छोटे, उथले बेसिन, बाहिया ट्रैम्पा में, कुल मात्रा लगभग 13,400 टन कार्बनिक कार्बन और 4,600 टन अकार्बनिक कार्बन थी। जब शोधकर्ताओं ने इन पूर्ण-गहराई वाले कुल योग की तुलना केवल तलछट की ऊपरी दस सेंटीमीटर में पाए गए कार्बन से की, तो उन्हें एक चौंकाने वाला अंतर मिला। तलछट के पूर्ण स्तंभ में जमा कुल कार्बन, केवल सतह की परत को देखकर किए गए अनुमान से लगभग सौ गुना अधिक था। यह भारी विसंगति इस बात को रेखांकित करती है कि यह मान लेना कितना खतरनाक है कि मिट्टी का ऊपरी हिस्सा पूरे ढेर का प्रतिनिधित्व करता है; गहरी परतें ही संग्रहीत कार्बन का अधिकांश हिस्सा धारण करती हैं।

एक अप्रत्याशित खोज इन बेसिनों में पाए गए अकार्बनिक कार्बन की महत्वपूर्ण मात्रा थी। जबकि कार्बनिक कार्बन पौधों और जानवरों जैसे जीवित जीवों से आता है, इन तलछटों में अकार्बनिक कार्बन सूक्ष्म समुद्री जीवों के खोल और अन्य खनिज अंशों से आता है। बाहिया कैरिब में, यह अकार्बनिक कार्बन कुल कार्बन स्टॉक का 37 प्रतिशत था, और बाहिया ट्रैम्पा में, यह 25 प्रतिशत था। यह एक महत्वपूर्ण अंतर है क्योंकि अकार्बनिक कार्बन के भंडारण का तरीका कार्बनिक कार्बन से भिन्न है। इन खनिज कवचों (shells) का निर्माण वास्तव में आसपास के पानी में थोड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है, जिसका अर्थ है कि हालांकि यह कार्बन तलछट में दबा हुआ है, यह कार्बनिक पदार्थ की तरह वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने का शुद्ध कार्य नहीं करता है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि यह अकार्बनिक कार्बन संभवतः समुद्री जीवों जैसे क्लैम (clams) और सूक्ष्म फोरामिनिफेरा (foraminifera) के खोलों से आया था, न कि भूमि की चट्टानों से, जिनमें कोई कार्बोनेट खनिज नहीं होते हैं।

अध्ययन ने इस बात पर भी प्रकाश डाला कि बेसिन का आकार और पानी की गहराई क्या संग्रहीत करती है, इसे कैसे प्रभावित करती है। बड़ा, गहरा बेसिन, बाहिया कैरिब, जो एक गहरे चैनल के माध्यम से खुले समुद्र से जुड़ता है, छोटे, उथले बेसिन की तुलना में अकार्बनिक कार्बन के उच्च अनुपात को समाहित करता है। यह सुझाव देता है कि गहरे बेसिन में समुद्री वातावरण खोल बनाने वाले जीवों के विकास के लिए अधिक अनुकूल था। इसके विपरीत, उथला बेसिन मीठे पानी और हिमनद अपवाह (glacial runoff) से अधिक प्रभावित था, जिसके परिणामस्वरूप तलछट का एक अलग मिश्रण प्राप्त हुआ। शोधकर्ताओं ने अनिश्चितता को ध्यान में रखते हुए अपने अंतिम आंकड़ों को पुख्ता करने के लिए तलछट की परतों के आकार का एक हजार बार सिमुलेशन करने के लिए एक सांख्यिकीय विधि का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि हालांकि वे कुछ क्षेत्रों में तलछट के बिल्कुल निचले हिस्से को नहीं देख सके, लेकिन उनके द्वारा लिए गए नमूनों से संकेत मिला कि अत्यधिक गहराई पर भी कार्बन घनत्व स्थिर बना रहा।

अंततः, यह कार्य पेटागोनिया के फ्योर्डों में कितने कार्बन छिपे हैं, इसका एक बहुत स्पष्ट चित्र प्रदान करता है। यह दर्शाता है कि केवल सतह के नमूनों पर निर्भर रहने से इन अंतर्जलीय घाटियों की वास्तविक भंडारण क्षमता का बहुत कम आकलन होता है। इन दोनों बेसिनों में कार्बन की कुल मात्रा क्षेत्र के पीटलैंड्स (peatlands) में जमा कार्बन के बराबर है, जो अपनी कार्बन धारण करने की क्षमता के लिए प्रसिद्ध हैं। हालांकि, अध्ययन यह चेतावनी भी देता है कि तलछट में मौजूद सभी कार्बन समान नहीं हैं; अकार्बनिक हिस्सा, हालांकि पर्याप्त है, कार्बनिक हिस्से की तुलना में जलवायु प्रणाली में अलग भूमिका निभाता है। इन बेसिनों की पूरी गहराई का मानचित्रण करके, शोधकर्ताओं ने पृथ्वी के कार्बन बजट का अधिक सटीक विवरण प्रदान किया है, यह दिखाते हुए कि फ्योर्ड की गहरी, शांत परतें ग्रह के कार्बन के एक महत्वपूर्ण और पहले से अनदेखे हिस्से को थामे हुए हैं। यह समझना आवश्यक है कि पृथ्वी का जलवायु भविष्य में परिवर्तनों के प्रति कैसे प्रतिक्रिया देगा, क्योंकि ये अंतर्जलीय संग्रह ज्वार-भाटे और बर्फ के साथ बढ़ते और बदलते रहते हैं।