أدلة جديدة حول كيفية تحكم “منظم حرارة الأرض” في المناخ
سحب كل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي الذي أضافه البشر قد يستغرق آلاف أو مئات الآلاف من السنين
تساعد الصخور والأمطار وثاني أكسيد الكربون في التحكم في مناخ الأرض على مدى آلاف السنين – مثل منظم الحرارة – من خلال عملية تسمى التجوية.
قد تؤدي دراسة جديدة إلى تحسين فهمنا لكيفية استجابة منظم الحرارة هذا مع تغير درجات الحرارة.
قالت سوزان برانتلي، أستاذة جامعة إيفان بوغ وأستاذة علوم الأرض في جامعة ولاية بنسلفانيا ، “كانت الحياة على هذا الكوكب منذ مليارات السنين ، لذلك نعلم أن درجة حرارة الأرض ظلت ثابتة بما يكفي لوجود مياه سائلة ولدعم الحياة”. “الفكرة هي أن تجوية صخور السيليكات هي منظم الحرارة هذا، ولكن لم يوافق أحد على الإطلاق على حساسيتها لدرجة الحرارة.”
قال العلماء، لأن العديد من العوامل تدخل في عملية التجوية ، فقد كان من الصعب استخدام نتائج التجارب المعملية وحدها لإنشاء تقديرات عالمية لكيفية استجابة العوامل الجوية للتغيرات في درجات الحرارة.
قام الفريق بدمج القياسات المختبرية وتحليل التربة من 45 موقعًا للتربة حول العالم والعديد من مستجمعات المياه لفهم التجوية لأنواع الصخور الرئيسية على الأرض بشكل أفضل، واستخدم هذه النتائج لإنشاء تقدير عالمي لكيفية استجابة العوامل الجوية لدرجة الحرارة.
قالت برانتلي: “عندما تجري تجارب في المختبر مقابل أخذ عينات من التربة أو النهر ، تحصل على قيم مختلفة”، “ما حاولنا القيام به في هذا البحث هو النظر عبر تلك المقاييس المكانية المختلفة ومعرفة كيف يمكننا فهم كل هذه البيانات التي تراكمت لدى علماء الكيمياء الجيولوجية حول العالم حول التجوية على الكوكب، وهذه الدراسة هي نموذج لكيفية تستطيع أن تفعل ذلك.”
تمثل التجوية جزءًا من عملية موازنة لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض، لقد أطلقت البراكين كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون عبر تاريخ الأرض ، ولكن بدلاً من تحويل الكوكب إلى منزل ساخن ، تتم إزالة غازات الاحتباس الحراري ببطء عن طريق التجوية.
يأخذ المطر ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وينتج حمضًا ضعيفًا يسقط على الأرض ويزيل صخور السيليكات عن السطح.
وقال العلماء إن المنتجات الثانوية تنقل عن طريق الجداول والأنهار إلى المحيط حيث يتم حبس الكربون في النهاية في الصخور الرسوبية .
وقالت برانتلي: “لطالما افترضنا أن التوازن بين ثاني أكسيد الكربون الذي يدخل الغلاف الجوي من البراكين ويتم سحبه عن طريق التجوية على مدى ملايين السنين يحافظ على درجة حرارة الكوكب ثابتة نسبيًا”، “المفتاح هو عندما يكون هناك المزيد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ويزداد حرارة الكوكب، فإن التجوية تسير بشكل أسرع وتسحب المزيد من ثاني أكسيد الكربون. وعندما يصبح الكوكب أكثر برودة ، تتباطأ العوامل الجوية.”
ولكن لا يزال هناك الكثير من المعلومات غير المعروفة حول مدى حساسية التجوية لتغير درجات الحرارة ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى المقاييس المكانية والزمنية الطويلة المعنية.
قالت برانتلي، “في ملف تعريف التربة ، ترى صورة للتربة حيث كان مصراع الكاميرا مفتوحًا لمليون سنة في بعض الأحيان – هناك عمليات متكاملة تحدث لمليون عام وتحاول مقارنة ذلك بتجربة قارورة لمدة عامين، وأضافت أن مجال علم المناطق الحرجة – الذي يفحص المناظر الطبيعية من أطول نباتات إلى أعمق المياه الجوفية – ساعد العلماء على فهم التفاعلات المعقدة التي تؤثر على التجوية بشكل أفضل.
على سبيل المثال، يجب أن تتكسر الصخور حتى تدخل المياه في الشقوق وتبدأ في تكسير المواد. ولكي يحدث ذلك ، يجب أن تحتوي الصخور على مساحات كبيرة ومكشوفة ، ويقل احتمال حدوث ذلك في المناطق التي تكون فيها التربة أعمق.
قالت برانتلي: “فقط عندما تبدأ في عبور المقاييس المكانية والزمنية تبدأ في رؤية ما هو مهم حقًا”، “مساحة السطح مهمة حقًا، يمكنك قياس جميع ثوابت المعدل التي تريدها لهذا الحل في المختبر، ولكن حتى تخبرني كيف تتشكل مساحة السطح هناك في النظام الطبيعي ، لن تتمكن أبدًا من التنبؤ النظام الحقيقي”.
أفاد العلماء في مجلة Science ، أن قياسات حساسية درجة الحرارة في المختبر كانت أقل من التقديرات من التربة والأنهار في دراستهم، باستخدام الملاحظات من المختبر والمواقع الميدانية، قاموا بترقية النتائج التي توصلوا إليها لتقدير اعتماد درجة الحرارة العالمية للعوامل الجوية.
قد يكون نموذجهم مفيدًا لفهم كيفية استجابة التجوية لتغير المناخ في المستقبل، وفي تقييم المحاولات التي من صنع الإنسان لزيادة التجوية لسحب المزيد من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي – مثل عزل الكربون.
قالت برانتلي: “كانت إحدى الأفكار هي تعزيز التجوية عن طريق حفر الكثير من الصخور وطحنها ونقلها ووضعها في الحقول للسماح بحدوث التجوية”، “وهذا سوف ينجح – إنه يعمل بالفعل. المشكلة هي أنها عملية بطيئة للغاية.”
وقال العلماء إنه على الرغم من أن الاحترار قد يسرع من العوامل الجوية، فإن سحب كل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي الذي أضافه البشر قد يستغرق آلاف أو مئات الآلاف من السنين.
