خاک‌ قطب شمال در حال آزاد کردن کربن ذخیره‌شده باستانی است

آزاد شدن کربن قدیمی از خاک‌ منجمد قطب شمال یک شاخص نگران‌کننده است؛ چرا که ممکن است مشکل تغییرات اقلیمی را وخیم‌تر کنند. با این حال هنوز هم دانشمندان تردید دارند چه حجمی از کربن آزادشده از خاک قطب، طبیعی است و تأثیری روی تغیییرات آب و هوایی ندارد که این عدم قطعیت نتیجه‌ی نهایی این یافته‌ها را مبهم می‌سازد.

مطالعه‌ای که در سال ۲۰۱۴ در مجله Environmental Research Letters منتشر شد، از روش تاریخ‌گذاری رادیو کربن استفاده کرد تا محتویات آب‌ دریاچه‌ها و رودخانه‌هایمناطق شمال غربی کانادا را مورد بررسی قرار دهد. در نتیجه‌ی این مطالعه معلوم شد که با پیش رفتن فصل تابستان، مقدار کربن و کربن دی‌اکسید  قدیمی محلول در آب‌ بیشتر می‌شود. این تحقیق همچنین یک مورد کربن را در گاز متان کشف کرد که دارای قدمتی بیش از ۲۰۰۰ سال بود.

جوشوا دین، نویسنده اصلی و پژوهشگر دانشگاه وریج آمستردام، می‌گوید:

این مطالعه‌ی جدید در مورد افزایش انتشار کربن منجمد قطعی نیست؛ اما در عین حال می‌گوید مسئله‌ای برای نگرانی وجود دارد.

در طی بیش از هزاران سال، قطب شمال مقادیر عظیمی از کربن را به شکل گیاهانی که مرده‌اند ولی به علت دمای بسیار پایین منطقه هنوز تجزیه نشده‌اند، ذخیره کرده است. ریشه‌ها و سایر قسمت‌های گیاهی در خاک منجمد حفظ شد و به این ترتیب خاک قطب شمال به‌صورت لایه لایه تشکیل است. کربن قدیمی‌تر در اعماق بیشتر یافت می‌شود.

با گرم شدن این خاک منجمد، مقادیر بیشتری از کربن قدیمی‌ توسط میکروب‌ها تجزیه می‌شود و کربن دی‌اکسید و متان آزاد می‌کند. احتمالا در نتیجه‌ی آزاد شدن این گازها، گرم شدن کره زمین هم اتفاق می‌افتد. اما اینکه چه مقدار کربن قابل تجزیه است یا اینکه چنین فرآیندی با چه سرعتی ممکن است انجام شود، هنوز مشخص نیست.

این جا است که پای تحقیقات جدید به میان می‌آید. دانشمندان نرخ دقیق تبدیل ایزوتوپ کربن ۱۴ موجود در جو به دیگر اشکال کربن را می‌دانند و با تعیین نسبت این نوع کربن در نمونه‌های گرفته‌شده از قطب شمال، می‌توانند زمانی که کربن وارد گیاه شده است، یعنی سن آن را تخمین بزنند. در یکی از این مطالعات که در سال ۲۰۰۹ انجام شد، از چنین روشی برای تشخیص کربن قدیمی موجود در دریاچه‌ها، رودخانه‌ها یا خاک‌ قطب شمال استفاده کردند. در آن مطالعه، تد شوور از دانشگاه آریزونای شمالی و همکارانش، کربن‌های قدیمی‌ را در حوزه آبریز دریاچه ایت مایل منطقه الاسکا پیدا کردند.

سپس پژوهشگران دیگری در مطالعه‌ای در سال ۲۰۱۶ که در ژورنال Nature Geoscience منتشر شد، دریاچه‌های قطب شمال را در مناطق مختلف مورد بررسی قرار دادند و مشاهده کردند که سن متان دریاچه‌ها تقریبا برابر با سن کربن خاک منجمد در حال گرم شدن در آن حوالی بود.

در همین حال، یک مطالعه ۲۰۱۸ در ژورنال Nature Climate Change نشان داد که انتشار کربن دی اکسید و متان از دریاچه‌های آلاسکا عمدتا از کربنی است که توسط گیاهان در طول سه هزار تا چهار هزار سال گذشته جذب شده و حتی درصد کمی از آن، قدیمی‌تر است. پس از آن، آخرین مطالعه با هدف اندازه‌گیری مقدار کربن قدیمی در حال ورود به آب‌های مناطق شمال غربی انجام شد.

چرخه‌ی کربن

کربن در اتمسفر، گیاهان، خاک، سطوح عمیق قشر زمین و در سطح و عمق آب ذخیره می‌شود. مکانیسم‌هایی که کربن را وارد سیستم می‌کنند عبارتند از فتوسنتز گیاهان و موج‌هایی که با خودشان رسوبات را به کف دریا می‌برند. تجزیه توسط قارچ‌ها و باکتری‌ها، تنفس گیاهان و جانوران، سوختن سوخت‌های فسیلی و کربن دی‌اکسید محلول آزادشده از اقیانوس‌ها هم برخی از مکانیسم‌هایی هستند که موجب آزاد شدن کربن می‌شوند.

شوور می‌گوید:

این مطالعات،نشان می‌دهند که افزایش انتشار کربن قدیمی نشانه‌ای از تغییر چرخه کربن قطب شمال است. البته اندازه مهم است؛ اما من تصور می‌کنم این مفهوم که کربن قدیمی وارد چرخه کربن جدید می‌شود، موضوعی مهم و نشان‌دهنده‌ی این است که تغییری در حال وقوع است.

اگرچه، دیگر پژوهشگران تفاسیر دیگری نیز داشته‌اند.

دین، نویسنده‌ی اصلی جدیدترین مطالعه، می‌گوید:

بله، ما می‌توانیم کربن قدیمی را در این سیستم‌ها شناسایی کنیم؛ اما شاید هم این همان چیزی است که به هر حال بر اساس چرخه‌ی طبیعی کربن اتفاق می‌افتد.مقاله‌های مرتبط:گرمایش زمین، نتیجه‌ی فعالیت‌های انسانی یا فرآیندی طبیعی؟میزان گاز کربن دی اکسید در اتمسفر به سطح بی‌سابقه‌ای رسیده استنگاهی نزدیک به پیامدهای فاجعه‌بار تغییرات اقلیمی

کلیتون الدر و کلودیا زیمزیک محققان دانشگاه کالیفرنیا، می‌گویند:

در حال حاضر اینکه سناریوی حالت پایدار برای اکوسیستم‌های مختلف قطب شمال مشخص نیست؛ به‌ویژه اینکه نمی‌دانیم انحراف از چرخه‌ی مورد انتظار کربن در محیط دستکاری نشده به چه صورت خواهد بود.

بر اساس نظر دانشمندان، اینکه کربن منجمد، قدیمی یا جوان در نظر گرفته شود، بستگی دارد به نوع محیط قطبی که این کربن‌ از آن می‌آید. در برخی موارد کربن واقعا قدیمی نیست و گاهی قدمت آن بین پنج هزار تا ده هزار سال است.

آنا لیلیدال، استاد دانشگاه آلاسکا که البته جزو اعضای این مطالعه نیست، می‌گوید:

یک دلیل به دست نیاوردن نتایج قطعی در این مطالعات، پدیده‌ای است cryoturbation نامیده می‌شود که مفهوم آن، ترکیب شدن لایه‌های خاک به علت فرآیندهای یخ‌زدگی و ذوب‌شدگی فصلی است که کربن قدیمی را به سطوح بالاتر می‌آورد و کربن جدید را به اعماق می‌کشد.

با این حال، دین هم به این مطلب اشاره کرد که حتی اگر مطالعه او نتواند به وضوح ثابت کند قطب شمال به‌گونه‌ای تغییر کرده که در حال آزادسازی مقادیر بیشتر کربن قدیمی است، به‌طور قطع باز هم این علامتی هشداردهنده برای آینده خواهد بود.