وجد باحثون في جامعة أكسفورد أن ارتفاع درجات الحرارة في القطب الشمالي سيؤدي إلى تسريع عملية التجوية الصخرية، مما يؤدي إلى إطلاق المزيد من ثاني أكسيد الكربون والمساهمة في تغير المناخ. وتشير أبحاثهم إلى أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من حوض نهر ماكنزي يمكن أن تتضاعف بحلول عام 2100، مما يسلط الضوء على أهمية دمج التجوية الكبريتيدية في النماذج المناخية.
أظهر باحثون من قسم علوم الأرض في جامعة أكسفورد أن ارتفاع درجات الحرارة سيؤدي إلى تسريع عملية التجوية الصخرية في القطب الشمالي الكندي، مما يخلق حلقة ردود فعل إيجابية تؤدي إلى إطلاق المزيد والمزيد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. وقد نشر البحث في مجلة Science Advances.
إن فهم المساهمة المحتملة لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي نتيجة للعوامل الجوية يشكل أهمية خاصة بالنسبة للمناطق الحساسة مثل القطب الشمالي، حيث ترتفع درجات حرارة الهواء السطحي بمعدل أسرع بنحو أربع مرات من المتوسط العالمي. إحدى الطرق هي تفاعل بعض المعادن والصخور مع الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية. على سبيل المثال، تؤدي تجوية معادن الكبريتيد (مثل "الذهب الأحمق") إلى إنتاج أحماض تتسبب في إطلاق معادن صخرية أخرى قريبة لثاني أكسيد الكربون. وفي التربة الصقيعية في القطب الشمالي، مع ارتفاع درجات الحرارة وذوبان الأرض، تنكشف هذه المعادن، ومن المحتمل أن تصبح حلقة تغذية مرتدة إيجابية تعمل على تسريع تغير المناخ.
ومع ذلك، حتى الآن، لم يكن معروفًا إلى حد كبير كيف سيستجيب هذا التفاعل للتغيرات في درجات الحرارة وما هي كمية ثاني أكسيد الكربون الإضافية التي سيتم إطلاقها.
في الدراسة الجديدة، استخدم الباحثون سجلات تركيز الكبريتات (SO42-) ودرجات الحرارة من 23 موقعًا في حوض نهر ماكنزي، وهو أكبر نظام نهري في كندا، لدراسة حساسية عمليات التجوية لارتفاع درجات الحرارة. الكبريتات، مثل ثاني أكسيد الكربون، هي نتاج التجوية الكبريتيدية ويمكن استخدامها لتتبع مدى سرعة حدوث هذه العملية.
أظهرت النتائج أن تركيزات الكبريتات في جميع أنحاء مستجمع المياه ترتفع بسرعة مع زيادة درجة الحرارة. على مدى السنوات الستين الماضية (من 1960 إلى 2020)، زادت التجوية الكبريتيدية بنسبة 45٪ مع ارتفاع درجات الحرارة بمقدار 2.3 درجة مئوية. وهذا يسلط الضوء على أن ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التجوية قد يؤدي إلى حدوث حلقة ردود فعل إيجابية تعمل على تسريع ظاهرة الاحتباس الحراري في القطب الشمالي.
باستخدام السجلات السابقة من هذه الأنهار، يتوقع الباحثون أن إصدارات ثاني أكسيد الكربون من حوض نهر ماكنزي يمكن أن تتضاعف إلى 3 مليارات كيلوغرام سنويًا بحلول عام 2100 في ظل سيناريو الانبعاثات المعتدلة. ويعادل هذا التغيير نصف إجمالي الانبعاثات السنوية لصناعة الطيران المحلية في كندا في عام نموذجي.
وقالت المؤلفة الرئيسية الدكتورة إيلا والش (قسم علوم الأرض بجامعة أكسفورد في وقت الدراسة): "لقد وجدنا أن أكسدة الكبريتيد تزداد بشكل كبير في جميع أنحاء منطقة ماكنزي مع ارتفاع درجة الحرارة المعتدل. حتى الآن، لم نعرف حساسية درجة حرارة إطلاق ثاني أكسيد الكربون من صخور الكبريتيد ومحركاته الرئيسية على نطاقات واسعة ومقاييس زمنية".
لا تتفاعل جميع أجزاء مستجمعات المياه بنفس الطريقة. في الجبال الصخرية والمناطق المغطاة بالتربة الصقيعية، يكون الطقس أكثر حساسية لدرجة الحرارة. ومن خلال محاكاة هذه العملية، وجد الباحثون أن تفتيت الصخور أثناء تجميدها وتكسرها يؤدي إلى تسريع عملية التجوية الكبريتيدية.
في المقابل، فإن المناطق التي تغطيها الأراضي الخثية تشهد زيادات أبطأ في أكسدة الكبريتيد مع ارتفاع درجة حرارة المناخ لأن الخث يحمي الأساس الصخري من هذه العملية.
وقال المؤلف المشارك البروفيسور بوب هيلتون (قسم علوم الأرض، جامعة أكسفورد): "إن ارتفاع درجة حرارة المناخ في المستقبل عبر مناطق شاسعة من القطب الشمالي قد يزيد من معدلات أكسدة الكبريتيد ويؤثر على ميزانيات دورة الكربون الإقليمية. والآن بعد أن اكتشفنا ذلك، فإننا نعمل على فهم كيفية إبطاء هذه التفاعلات، ويبدو أن تكوين الأراضي الخثية يساعد في تقليل عمليات أكسدة الكبريتيد".
هناك العديد من البيئات المماثلة في جميع أنحاء القطب الشمالي، حيث تتضافر أنواع الصخور، والنسب العالية من الصخور الأساسية المكشوفة، ومساحات واسعة من الأرض المتجمدة بشكل دائم لتهيئة الظروف التي يؤدي فيها المناخ الدافئ إلى زيادات سريعة في التجوية الكبريتيدية. ولذلك، فمن المحتمل جدًا ألا يقتصر هذا التأثير على حوض نهر ماكنزي.
ويعتقد الباحثون أن هذه الدراسة تسلط الضوء على قيمة حساب التجوية الكبريتيدية في نماذج الانبعاثات واسعة النطاق التي يمكن أن تكون مفيدة في التنبؤ بتغير المناخ.
تم جمعها من / SciTechDaily
دوى:10.1126/sciadv.adq4893