في منتصف فترة إغلاق COVID، أبحر فريق دولي من العلماء إلى شمال الأطلسي للإجابة على سؤال مناخي يبدو بسيطًا: كيف ينتهي الكربون الناتج على سطح المحيط مخزنًا في أعماقه؟
أثرت قيود الجائحة على كل خطوة، وأضفت المحيط أربعة عواصف كبيرة ضربت السفن برياح قوية وأمواج عالية.
قال ديفيد سيجل، عالم المحيطات في جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا: “إنه لأمر معجزي أننا تمكنّا من إنجاز ذلك”، وقد نجحوا بالفعل، وما اكتشفوه أعاد تشكيل فهم العلماء للمضخّة البيولوجية للكربون في المحيط.
نُشرت الدراسة في مجلة دورات الجيوكيمياء العالمية، حيث أظهرت الرحلة كيف تقوم العواصف أولاً بتفتيت “الثلوج البحرية” الهشة، ثم تحفّز نبضات متأخرة من الكربون الغارق، وهو عملية مركزية في نظام مناخ الأرض.
ناقل الكربون في المحيط
يحوّل العوالق الضوئية يوميًا الكربون المذاب (بما في ذلك CO2) إلى مادة عضوية تُعد وقودًا لشبكة الغذاء البحرية.
يقوم العوالق النباتية بتثبيت نحو 55 إلى 60 مليار طن متري من الكربون سنويًا على مستوى العالم، ويخرج نحو 15٪ منه من الطبقات السطحية، متنقّلًا إلى الأعماق غالبًا على جزيئات تغوص.
بمجرد أن يصل الكربون إلى ما دون مدى الخلط السريع، يمكن عزلُه عن الغلاف الجوي لأسابيع إلى آلاف السنين، ما يساعد على تعديل مناخ الأرض.
جزء كبير من هذا التدفق الغارق يسافر على شكل ثلوج بحرية – كتل هشة مليليمترية تبدو كثلوج غارقة أثناء نزولها.
قال سيجل: “إنها مسامية للغاية”، وتغوص بسرعة كبيرة: يمكن للثلوج البحرية النزول حتى 100 متر يوميًا، مقارنة بمتر واحد فقط للعوالق المفردة.
رسم علماء المحيطات أليس ألدرِدج وماري سيلفر أول خريطة لتشكّلها وهشاشتها وسرعات غوصها في ثمانينيات القرن الماضي، لكن المحيط المفتوح يطرح اضطرابات وأحياءً أكثر من أي تجربة مختبرية.
وأضافت الباحثة أوتا باسو: “كنا نعرف الكثير عن الثلوج البحرية، لكنها كانت مختبرية، لم نكن نعرف كيف تتصرف في المحيط حقًا”.
متابعة الكربون إلى الأعماق
طورت وكالة ناسا نظام EXPORTS لربط المراقبة الفضائية بالواقع المعقد تحت السطح. يشمل هذا النظام المضخة الخلطية، هجرة الحيوانات الليلية، ومطر الجسيمات، ركّز فريق شمال الأطلسي على الأخيرة وتحول من مجرد المراقبة إلى التنبؤ بمقدار الكربون الذي يصل للأعماق.
شهدت الرحلة أربعة عواصف كبيرة، مع رياح تجاوزت 50 عقدة وأمواج تجاوزت 20 قدمًا، قامت كل عاصفة بتفتيت الثلوج البحرية إلى شظايا أصغر، ما خفّض التدفق الغارق مؤقتًا، بعد يومين، سجلت الأجهزة نبضة من الجسيمات الغارقة، نتيجة إعادة تجميع الشظايا لتغوص مجددًا.
الكربون وعالم الأحياء المائية
بين 200 و500 متر، تضاعفت الجسيمات الصغيرة خلال شهر. التحليل أظهر أن نصف التفكك كان نتيجة نشاط الميكروبات، والنصف الآخر كان بفعل العوالق والحيوانات البحرية الصغيرة.
أظهرت البيانات أن توقيت العواصف وعمق الطبقات وحجم الجسيمات وأحجام الحيوانات الصغيرة جميعها تتحكم في مقدار الكربون الذي يغادر السطح ويصل إلى الأعماق.
أهمية العواصف للمناخ
المضخّة البيولوجية هي صمام الكربون الكبير للكوكب، العواصف تحرّك “الثلوج البحرية”، مما يؤخر ثم يسرّع الغوص، والعوالق الحيوانية تعدّل ما يبقى من الكربون. يجب دمج هذه الآليات في النماذج المناخية المستقبلية.
تسلط النتائج الضوء على كيفية تخزين المحيط للكربون بطريقة أكثر قابلية للتنبؤ، بفضل رحلات بحرية عاصفة وعمل علمي دؤوب.
