خاك‌ قطب شمال در حال آزاد كردن كربن ذخيره‌شده باستاني است

آزاد شدن كربن قديمي از خاك‌ منجمد قطب شمال يك شاخص نگران‌كننده است؛ چرا كه ممكن است اشكال تغييرات اقليمي را وخيم‌تر كنند. با اين حال هنوز هم دانشمندان ترديد دارند چه حجمي از كربن آزادشده از خاك قطب، طبيعي است و تأثيري روي تغيييرات آب و هوايي ندارد كه اين عدم قطعيت نتيجه‌ي نهايي اين يافته‌ها را مبهم مي‌سازد.

مطالعه‌اي كه در سال ۲۰۱۴ در مجله Environmental Research Letters منتشر شد، از روش تاريخ‌گذاري راديو كربن استفاده كرد تا محتويات آب‌ درياچه‌ها و رودخانه‌هايمناطق شمال غربي كانادا را مورد مطالعه قرار دهد. در نتيجه‌ي اين مطالعه معلوم شد كه با پيش رفتن فصل تابستان، مقدار كربن و كربن دي‌اكسيد  قديمي محلول در آب‌ بيشتر مي‌شود. اين تحقيق همچنين يك مورد كربن را در گاز متان كشف كرد كه داراي قدمتي بيش از ۲۰۰۰ سال بود.

جوشوا دين، نويسنده اصلي و پژوهشگر دانشگاه وريج آمستردام، مي‌گويد:

اين مطالعه‌ي جديد در مورد افزايش انتشار كربن منجمد قطعي نيست؛ اما در عين حال مي‌گويد مسئله‌اي براي نگراني وجود دارد.

در طي بيش از هزاران سال، قطب شمال مقادير عظيمي از كربن را به شكل گياهاني كه مرده‌اند ولي به علت دماي بسيار پايين منطقه هنوز تجزيه نشده‌اند، ذخيره كرده است. ريشه‌ها و ساير قسمت‌هاي گياهي در خاك منجمد حفظ شد و به اين ترتيب خاك قطب شمال به‌صورت لايه لايه تشكيل است. كربن قديمي‌تر در اعماق بيشتر يافت مي‌شود.

با گرم شدن اين خاك منجمد، مقادير بيشتري از كربن قديمي‌ توسط ميكروب‌ها تجزيه مي‌شود و كربن دي‌اكسيد و متان آزاد مي‌كند. احتمالا در نتيجه‌ي آزاد شدن اين گازها، گرم شدن كره زمين هم اتفاق مي‌افتد. اما اينكه چه مقدار كربن قابل تجزيه است يا اينكه چنين فرآيندي با چه سرعتي ممكن است انجام شود، هنوز مشخص نيست.

اين جا است كه پاي تحقيقات جديد به ميان مي‌آيد. دانشمندان نرخ دقيق تبديل ايزوتوپ كربن ۱۴ موجود در جو به ديگر اشكال كربن را مي‌دانند و با تعيين نسبت اين نوع كربن در نمونه‌هاي گرفته‌شده از قطب شمال، مي‌توانند زماني كه كربن وارد گياه شده است، يعني سن آن را تخمين بزنند. در يكي از اين مطالعات كه در سال ۲۰۰۹ انجام شد، از چنين روشي براي تشخيص كربن قديمي موجود در درياچه‌ها، رودخانه‌ها يا خاك‌ قطب شمال استفاده كردند. در آن مطالعه، تد شوور از دانشگاه آريزوناي شمالي و همكارانش، كربن‌هاي قديمي‌ را در حوزه آبريز درياچه ايت مايل منطقه الاسكا پيدا كردند.

سپس پژوهشگران ديگري در مطالعه‌اي در سال ۲۰۱۶ كه در ژورنال Nature Geoscience منتشر شد، درياچه‌هاي قطب شمال را در مناطق مختلف مورد مطالعه قرار دادند و مشاهده كردند كه سن متان درياچه‌ها تقريبا برابر با سن كربن خاك منجمد در حال گرم شدن در آن حوالي بود.

در همين حال، يك مطالعه ۲۰۱۸ در ژورنال Nature Climate Change نشان داد كه انتشار كربن دي اكسيد و متان از درياچه‌هاي آلاسكا عمدتا از كربني است كه توسط گياهان در طول سه هزار تا چهار هزار سال گذشته جذب شده و حتي درصد كمي از آن، قديمي‌تر است. پس از آن، آخرين مطالعه با هدف اندازه‌گيري مقدار كربن قديمي در حال ورود به آب‌هاي مناطق شمال غربي انجام شد.

چرخه‌ي كربن

كربن در اتمسفر، گياهان، خاك، سطوح عميق قشر زمين و در سطح و عمق آب ذخيره مي‌شود. مكانيسم‌هايي كه كربن را وارد سيستم مي‌كنند عبارتند از فتوسنتز گياهان و موج‌هايي كه با خودشان رسوبات را به كف دريا مي‌برند. تجزيه توسط قارچ‌ها و باكتري‌ها، تنفس گياهان و جانوران، سوختن سوخت‌هاي فسيلي و كربن دي‌اكسيد محلول آزادشده از اقيانوس‌ها هم برخي از مكانيسم‌هايي هستند كه موجب آزاد شدن كربن مي‌شوند.

شوور مي‌گويد:

اين مطالعات،نشان مي‌دهند كه افزايش انتشار كربن قديمي نشانه‌اي از تغيير چرخه كربن قطب شمال است. البته اندازه مهم است؛ اما من تصور مي‌كنم اين مفهوم كه كربن قديمي وارد چرخه كربن جديد مي‌شود، موضوعي مهم و نشان‌دهنده‌ي اين است كه تغييري در حال وقوع است.

اگرچه، ديگر پژوهشگران تفاسير ديگري نيز داشته‌اند.

دين، نويسنده‌ي اصلي جديدترين مطالعه، مي‌گويد:

بله، ما مي‌توانيم كربن قديمي را در اين سيستم‌ها شناسايي كنيم؛ اما شايد هم اين همان چيزي است كه به هر حال بر اساس چرخه‌ي طبيعي كربن اتفاق مي‌افتد.مقاله‌هاي مرتبط:گرمايش زمين، نتيجه‌ي فعاليت‌هاي انساني يا فرآيندي طبيعي؟ميزان گاز كربن دي اكسيد در اتمسفر به سطح بي‌سابقه‌اي رسيده استنگاهي نزديك به پيامدهاي فاجعه‌بار تغييرات اقليمي

كليتون الدر و كلوديا زيمزيك محققان دانشگاه كاليفرنيا، مي‌گويند:

در حال حاضر اينكه سناريوي حالت پايدار براي اكوسيستم‌هاي مختلف قطب شمال مشخص نيست؛ به‌ويژه اينكه نمي‌دانيم انحراف از چرخه‌ي مورد انتظار كربن در محيط دستكاري نشده به چه صورت خواهد بود.

بر اساس انديشه متخصصين دانشمندان، اينكه كربن منجمد، قديمي يا جوان در انديشه متخصصين گرفته شود، بستگي دارد به نوع محيط قطبي كه اين كربن‌ از آن مي‌آيد. در برخي موارد كربن واقعا قديمي نيست و گاهي قدمت آن بين پنج هزار تا ده هزار سال است.

آنا ليليدال، استاد دانشگاه آلاسكا كه البته جزو اعضاي اين مطالعه نيست، مي‌گويد:

يك دليل به دست نياوردن نتايج قطعي در اين مطالعات، پديده‌اي است cryoturbation ناميده مي‌شود كه مفهوم آن، تركيب شدن لايه‌هاي خاك به علت فرآيندهاي يخ‌زدگي و ذوب‌شدگي فصلي است كه كربن قديمي را به سطوح بالاتر مي‌آورد و كربن جديد را به اعماق مي‌كشد.

با اين حال، دين هم به اين مطلب اشاره كرد كه حتي اگر مطالعه او نتواند به وضوح ثابت كند قطب شمال به‌گونه‌اي تغيير كرده كه در حال آزادسازي مقادير بيشتر كربن قديمي است، به‌طور قطع باز هم اين علامتي هشداردهنده براي آينده خواهد بود.