تغییرات آب و هوایی می‌تواند زمین را مستقیماً به یک عصر یخبندان جدید برساند

ترموستات طبیعی و دیرینهٔ کره‌ی زمین توسط یک حلقهٔ بازخورد شامل جلبک‌ها، فسفر و اکسیژن که توسط تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی تقویت شده، پشت سر گذاشته می‌شود.

توسط دارن اورف

مواردی که با خواندن این مقاله می‌آموزید:

• در حالی که زمین در طول تاریخ ۴٫۶ میلیارد سالهٔ خود با تغییرات آب و هوایی دراماتیکی مواجه شده است، فرآیندهای طبیعی نظیر هوازدگی سیلیکاتی می‌توانند به بازگرداندن وضعیت به تعادل مطلوب کمک کنند.
• یک پژوهش جدید نشان می‌دهد که فرآیندهای زیستی و اقیانوسی — که توسط تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی تقویت شده‌اند — می‌توانند نهایتاً منجر به جبران‌گری بیش از حد شوند و زمین را به یخبندان عمیقی بکشاند.
• اگرچه این یخبندان عمیق پیامدهای جدی برای حیات بر روی زمین دارد، به دلیل مقدار اکسیژن موجود در جو، به شدت یخبندان‌های عمیق گذشته نخواهد رسید.

مانند همهٔ ما، زمین نیز دوره‌های مختلفی را می‌گذرد. در طول تاریخ حیات خود، فرآیندهای اقلیمی این سیاره به مکانیزم‌های خاصی برای تنظیم دما وابسته‌اند — مکانیزمی که می‌توانند تأثیرات عمیقی بر سطح زمین و به‌تبع آن بر حیات ساکن داشته باشند. به عنوان مثال، در دورهٔ ژوراسیک، زمین آن‌قدر گرم بود که جنوب‌قطب جنوب میزبان جنگل‌های بارانی معتدل شد. اگر ساعت تکاملی را چند صد میلیون سال به عقب برگردانیم تا دورهٔ کریوژن (۷۲۰ تا ۶۳۵ میلیون سال پیش)، می‌بینیم که زمین عملاً یک گلولهٔ برفی عظیم بود — نمونه‌ای از زمانی که سیستم‌های تنظیم طبیعی زمین کمی دچار اختلال شدند.

امروزه، زمین در دوره‌ای از گرم شدن است که تا به‌حال پیشین‌اش نبوده است. دورهٔ ژوراسیک که به‌دلیل سطوح بالای کربن جوی گرم بود، به‌تدریج به دماهای سوزان رسید، در حالی که تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی، تغییرات بسیار سریعتری به‌وجود آورده‌اند — به‌درجة این‌که برخی تغییرات اقلیمی حتی در طول متوسط یک عمر انسانی قابل‌مشاهده‌اند.

به‌طور معمول، یکی از روش‌های تنظیم دمای زمین، هوازدگی آهستهٔ سنگ‌های سیلیکاتی است — فرایندی که گاهی «ترموستات طبیعی» زمین نامیده می‌شود. اما یک مطالعهٔ جدید که توسط دانشمندان دانشگاه برمن (آلمان) و دانشگاه کالیفرنیا ریور‌ساید (UC Riverside) رهبری شد، نشان می‌دهد ترکیبی از حلقه‌های بازخورد زیستی و اقیانوسی (به‌ویژهٔ آن‌هایی که شامل جلبک‌ها، فسفر و اکسیژن هستند) می‌تواند این استراتژی طولانی‌مدت تنظیم را پشت سر بگذارد. این می‌تواند به‌طور پارادوکسیکال، زمین را صدها هزار سال در آینده به یخبندان عمیق پیش‌زودانی برساند. نتایج این مطالعه در در مجله Science منتشر شد.

“وقتی سیاره گرم می‌شود، سنگ‌ها سریع‌تر هوازده می‌شوند و دی‌اکسید کربن CO₂ بیشتری جذب می‌کنند، که به زمین اجازه می‌دهد دوباره خنک شود,” دومینیک هولسه، یکی از هم‌نویسندگان این پژوهش از دانشگاه UC Riverside، در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت. و این می‌توانست عالی باشد — اگر تنها فرایندی بود که به‌طور قابل‌توجهی به سرمایش ما کمک می‌کرد. اما این‌گونه نیست.

وقتی هولسه و هم‌نویسنده‌اش اندی ریدگولد فرآیندهای تغییر یافته در اقیانوس را بررسی کردند، به تأثیرات بالقوهٔ دراماتیک جلبک‌های شکوفه‌دار و توانایی مشترک آن‌ها در جذب کربن به رسوبات دریایی پی بردند. این دو کشف کردند که یک اثر فرار می‌تواند به‌نوعی جبران‌گرایانه عمل کند و اثر سردی ایجاد کند که دماهای جهانی را بسیار پایین‌تر از سطوح پیش‌صنعتی می‌کُند. “در مدل کامپیوتری این پژوهش می‌تواند یک عصر یخبندان را فعال کند. با هوازدگی سیلیکات به‌تنهایی، نتوانستیم چنین مقادیر افراطی را شبیه‌سازی کنیم.”

به‌طور معمول، شکوفه‌های جلبکی در اثر سرد کردن، سرعتی برابر یا کمتر از هوازدگی سیلیکات ندارند. اما آب‌های گرمتر و مواد مغذی اضافی (مانند فسفر) که در جهان گرم شده در دسترس می‌شوند، می‌توانند جلبک‌ها را به‌طور فوق‌العاده تقویت کنند و تعداد آن‌ها را به‌طور چشمگیری افزایش دهند. وقتی جلبک‌ها می‌میرند، کربنی که در خود ذخیره کرده‌اند به اعماق اقیانوس می‌برند، جایی که از گسترش به جو مسدود می‌شود و باعث خنک شدن زمین می‌شود. با افزایش تعداد شکوفه‌های جلبکی، به‌تدریج کربن بیشتری به دام می‌افتد و به‌طرز نظری دمای زمین به‌طور مستمر پایین می‌آید.

نکتهٔ مثبت این است که بر خلاف دوره‌های سردی شدید دیگر — مانند دورهٔ کریوژن — جو دارای مقدار بیشتری اکسیژن است که به‌نظر می‌رسد مانع از تبدیل سیاره به یک گلولهٔ برفی عظیم در آینده می‌شود.

اما صبر کنید — ما در میانهٔ دوره‌ای نگران‌کننده از گرم شدن جهانی هستیم. آیا نیروی سردشیدنی که کربن را در خود جای می‌دهد، خوب نیست؟ مشکل اساسی این است که انسان‌ها در حال حاضر از اثرات مخرب گرم شدن آب و هوا رنج می‌برند و این فرآیندهای تنظیم سیاره‌ای ممکن است در طول ده‌ها، و حتی صدها هزار سال، رخ دهند.

“در پایان، آیا واقعاً مهم است که شروع عصر یخبندان بعدی ۵۰، ۱۰۰ یا ۲۰۰ هزار سال آینده باشد؟” ریدگول در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت. “ما باید هم‌اکنون بر محدود کردن گرم شدن جاری تمرکز کنیم. این‌که زمین به‌طبیعی سرد شود، کافی‌ً سریع رخ نخواهد داد تا به ما کمک کند.”