عصر یخبندان بعدی چه زمانی خواهد بود

به گزارش «ساینس دیلی» (ScienceDaily)، پژوهشگران دانشگاه تحقیقات دولتی کالیفرنیا، ریورساید (UC Riverside) می‌گویند شکاف مهمی را در درک دیرینه دانشمندان از سامانه بازیافت کربن زمین شناسایی کرده‌اند. آنان با تکمیل این قطعه گمشده پازل اکنون بر این باورند که دوره‌های گرمایش جهانی می‌تواند از حد بگذرد و در نهایت شرایط را برای آغاز یک عصر یخبندان فراهم کنند.

برای دهه‌ها، دانشمندان تصور می‌کردند که اقلیم (آب و هوای) زمین توسط یک فرایند طبیعی آهسته، اما قابل اتکا تنظیم می‌شود؛ فرایندی که بر هوازدگی سنگ‌ها متکی است. این سازوکار به‌عنوان نیرویی تثبیت کننده در نظر گرفته می‌شد که مانع از انحراف بیش از حد دما در هر دو سوی طیف گرمایش و سرمایش می‌شود.

هوازدگی سنگ‌ها چگونه به تنظیم اقلیم کمک می‌کند

در این فرایند، باران دی‌اکسید کربن موجود در جو را جذب می‌کند سپس بر سطح زمین‌های برهنه می‌بارد. هنگامی که آب با سنگ‌ها، به ویژه سنگ‌های سیلیکاتی مانند گرانیت واکنش می‌دهد و با آنها تماس شیمیایی برقرار می‌کند، به تدریج باعث تجزیه آنها می‌شود. مواد حل شده همراه با CO₂ جذب شده، به اقیانوس‌ها منتقل می‌شوند.

در اقیانوس، کربن با کلسیمی که از سنگ‌ها آزاد شده است ترکیب می‌شود و پوسته‌ها و صخره‌های آهکی را تشکیل می‌دهد. این مواد در کف اقیانوس ته‌نشین می‌شوند و کربن را برای صد‌ها میلیون سال به دام می‌اندازند و به تدریج میزان دی‌اکسید کربن جو را کاهش می‌دهند.

«اندی ریج‌وِل»، زمین‌شناس دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید و از نویسندگان این پژوهش که در مجله «ساینس» (Science) منتشر شده، می‌گوید: «هرچه سیاره گرم‌تر می‌شود، هوازدگی سنگ‌ها سریع‌تر رخ می‌دهد و CO₂ بیشتری جذب می‌شود و همین امر سیاره را دوباره خنک می‌کند.»

چرا عصر‌های یخبندان باستانی تا این حد شدید بودند

با این حال، شواهد زمین‌شناسی داستانی تکان‌دهنده‌تری را روایت می‌کنند. شواهد نشان می‌دهد که برخی از نخستین عصر‌های یخبندان زمین آن‌چنان شدید بوده‌اند که یخ و برف تقریبا تمام سیاره را پوشانده است. به گفته پژوهشگران، چنین سطحی از یخ‌بندان را نمی‌توان با سامانه‌ای اقلیمی توضیح داد که فقط به‌طور تدریجی خود را تنظیم می‌کند.

همین موضوع باعث شد تیم پژوهشی به دنبال فرایند اضافی دیگری بگردد که بتواند اقلیم را از تعادل ملایم خارج کرده و به سوی شرایط غیرعادی سوق دهد.

نقش اقیانوس‌ها، مواد مغذی و پلانکتون‌ها

عامل تازه شناسایی شده به چگونگی دفن کربن در اقیانوس‌ها مربوط می‌شود. با افزایش CO₂ جوی و بالا رفتن دما، بارندگی مقدار بیشتری از مواد مغذی مانند فسفر را به دریا منتقل می‌کند. این مواد مغذی رشد پلانکتون‌ها؛ یعنی جانداران میکروسکوپی که از طریق فتوسنتز دی‌اکسید کربن را جذب می‌کنند، تقویت می‌کند.

وقتی پلانکتون‌ها می‌میرند، به کف اقیانوس فرو می‌روند و کربنی را که جذب کرده‌اند با خود می‌برند. این فرایند کربن را از جو خارج کرده و در رسوبات اقیانوسی ذخیره می‌کند.

اما در شرایط گرم‌تر، این سامانه دچار تغییر می‌شود. افزایش رشد پلانکتون‌ها می‌تواند سطح اکسیژن اقیانوس را کاهش دهد. با کمبود اکسیژن، احتمال آزاد شدن فسفر به درون آب ـ به‌جای دفن دائمی آن ـ افزایش می‌یابد. این فسفرِ بازیافتی رشد بیشتر پلانکتون‌ها را تشدید می‌کند و تجزیه آنها اکسیژن را بیش از پیش کاهش می‌دهد و چرخه گردش مواد مغذی را تداوم می‌بخشد.

با ادامه این چرخه، مقادیر عظیمی از کربن دفن می‌شود و دمای جهانی شروع به کاهش می‌کند.

سامانه اقلیمی که می‌تواند از حد بگذرد

به‌جای آن‌که دمای زمین را به آرامی تثبیت کند، این سازوکار بازخوردی می‌تواند سرمایش را بسیار فراتر از نقطه آغازین خود پیش ببرد. در شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای این تیم، این اثر آن‌قدر قوی بود که بتواند آغاز یک عصر یخبندان را رقم بزند.

ریج‌ول این فرایند را به سامانه سرمایشی یک خانه تشبیه می‌کند که بیش از حد کار می‌کند.

او می‌گوید: «در تابستان، ترموستات را روی حدود ۷۸ درجه فارنهایت (حدود ۲۵ درجه سانتی گراد) تنظیم می‌کنید. وقتی دمای بیرون در طول روز بالا می‌رود، سیستم تهویه مطبوع گرمای اضافی داخل را از محیط خارج می‌کند تا دما به ۷۸ درجه برسد و بعد خاموش می‌شود.»

به گفته او، سامانه کنترل اقلیم زمین خراب نیست بلکه ممکن است پاسخ‌دهی آن دقیق و به‌موقع نباشد؛ درست مانند ترموستاتی که دور از دستگاه تهویه مطبوع نصب شده و دما را با دقت تنظیم نمی‌کند.

چرا آینده ممکن است متفاوت باشد

بر اساس این پژوهش، سطح پایین‌تر اکسیژن در جو زمین باستانی باعث شده بود این سامانه کنترلی بسیار ناپایدارتر باشد و همین امر شدت عصر‌های یخبندان اولیه را توضیح می‌دهد. امروزه، سطح اکسیژن جو بسیار بالاتر است.

با ادامه افزایش CO₂ در جو بر اثر فعالیت‌های انسانی، انتظار می‌رود سیاره در کوتاه‌مدت همچنان گرم‌تر شود. مدل پژوهشگران نشان می‌دهد که در نهایت یک بازگشت به سوی سرمایش رخ خواهد داد. با این حال، این سرمایش در آینده احتمالا شدت کمتری خواهد داشت؛ زیرا سطح بالاتر اکسیژن، قدرت چرخه بازخوردیِ مواد مغذی در اقیانوس‌ها را کاهش می‌دهد.

ریج‌ول می‌افزاید: «مثل این است که ترموستات را به دستگاه تهویه نزدیک‌تر کرده باشیم.»

با این وجود، این اثر همچنان می‌تواند به اندازه‌ای باشد که آغاز عصر یخبندان بعدی را جلو بیندازد.

چرا اقدام اقلیمی همچنان اهمیت دارد

ریج‌ول می‌گوید: «در نهایت، آیا واقعا مهم است که آغاز عصر یخبندان بعدی ۵۰، ۱۰۰ یا ۲۰۰ هزار سال دیگر باشد؟ ما اکنون باید بر محدود کردن گرمایش جاری تمرکز کنیم. این‌که زمین در نهایت، هرچند به شکلی پرنوسان، دوباره سرد می‌شود، آن‌قدر سریع اتفاق نخواهد افتاد که در طول عمر ما کمکی به ما بکند.»