أظهر تحليل رواسب من المحيط الهادئ بالقرب من كاليفورنيا الذي أجراه باحثون من المعهد الوطني لبحوث المناخ في زيوريخ وجامعتي أوتريخت وبريستول، فإن مضاعفة مستويات ثاني أوكسيد الكربون في الغلاف الجوي قد ترفع درجة حرارة الأرض المتوسطة بمقدار 7 إلى 14 درجة مئوية (13 إلى 25.2 درجة فهرنهايت)، وهو ما يتجاوز توقعات اللجنة الدولية لتغير المناخ، مع وجود بيانات تاريخية تشير إلى تأثيرات مناخية مستقبلية كبيرة، وقد تم نشر النتائج مؤخرًا في مجلة Nature Communications.

قالت المؤلفة الأولى، كايتلين ويتكوفسكي، Caitlyn Witkowski "إن ارتفاع درجة الحرارة الذي وجدناه أكبر بكثير من 2.3 إلى 4.5 درجة مئوية (4.1 إلى 8.1 درجة فهرنهايت) التي كانت لجنة المناخ التابعة للأمم المتحدة، IPCC، تقدرها حتى الآن".

عينة من قاع المحيط عمرها 45 عامًا

استخدم الباحثون عينة مثقاب أسطوانية عمرها 45 عامًا تم استخراجها من قاع المحيط الهادئ، وقال البروفيسور جاب سينينغ دامستي Jaap Sinninghe Damsté, ، كبير العلماء في المعهد الوطني لعلوم المحيطات NIOZ وأستاذ الكيمياء الجيولوجية العضوية في جامعة أوتريخت: "أدركت أن هذه العينة من لب الأرض جذابة للغاية للباحثين، لأن قاع المحيط في تلك البقعة كان يتمتع بظروف خالية من الأوكسجين لملايين السنين".

قال دامستي: "نتيجة لذلك، لا تتحلل المادة العضوية بنفس السرعة بواسطة الميكروبات ويتم الحفاظ على المزيد من الكربون". كان أيضًا المشرف على ويتكوفسكي، التي تضمنت أطروحتها لنيل درجة الدكتوراه هذا البحث.

سلسلة زمنية فريدة

قال ويتكوفسكي "لم يتم فحص ثاني أوكسيد الكربون على مدى الخمسة عشر مليون سنة الماضية من موقع واحد من قبل، تتوافق الألف متر العلوية من لب الحفرة مع الثمانية عشر مليون سنة الماضية:,

من هذا السجل، تمكن الباحثون من استخراج مؤشر لدرجة حرارة مياه البحر في الماضي ومؤشر لمستويات ثاني أوكسيد الكربون في الغلاف الجوي القديمة، باستخدام نهج جديد.

درجة الحرارة المشتقة

استخرج الباحثون درجة الحرارة باستخدام طريقة تم تطويرها قبل 20 عامًا في NIOZ، تسمى طريقة TEX86، يوضح دامستيه "تستخدم هذه الطريقة مواد محددة موجودة في غشاء العتائق archaea، وهي فئة مميزة من الكائنات الحية الدقيقة، وأضاف: "تعمل هذه العتائق على تحسين التركيب الكيميائي لغشائها اعتمادًا على درجة حرارة الماء في أعلى 200 متر من المحيط. يمكن العثور على مواد من هذا الغشاء كأحافير جزيئية في رواسب المحيط، وتحليلها حتى يومنا هذا."

ثاني أوكسيد الكربون من الكلوروفيل والكولسترول

طور الباحثون نهجًا جديدًا لاستخلاص محتوى ثاني أوكسيد الكربون في الغلاف الجوي في الماضي باستخدام التركيب الكيميائي لمادتين محددتين شائعتين في الطحالب: الكلوروفيل والكولسترول، هذه هي أول دراسة تستخدم الكوليسترول لثاني أوكسيد الكربون الكمي وأول دراسة تستخدم الكلوروفيل لهذه الفترة الزمنية. لإنشاء هذه المواد، يجب أن تمتص الطحالب ثاني أوكسيد الكربون من الماء وتثبته عن طريق التمثيل الضوئي.

دامستي: "يوجد جزء صغير جدًا من الكربون على الأرض في "شكل ثقيل"، 13C بدلاً من 12C المعتاد، الطحالب لديها تفضيل واضح لـ 12C، مع ذلك: كلما انخفض تركيز ثاني أوكسيد الكربون في الماء، كلما استخدمت الطحالب أيضًا 13C النادر، وبالتالي، فإن محتوى 13C لهاتين المادتين هو مقياس لمحتوى ثاني أوكسيد الكربون في مياه المحيط، وهذا بدوره، وفقًا لقوانين الذوبان، يرتبط بمحتوى ثاني أوكسيد الكربون في الغلاف الجوي."

وباستخدام هذه الطريقة الجديدة، يبدو أن تركيز ثاني أوكسيد الكربون انخفض من حوالي 650 جزءًا في المليون، قبل 15 مليون سنة، إلى 280 جزءًا في المليون قبل الثورة الصناعية مباشرة.

علاقة أقوى

عندما يرسم الباحثون درجات الحرارة المشتقة ومستويات ثاني أوكسيد الكربون في الغلاف الجوي خلال الخمسة عشر مليون سنة الماضية مقابل بعضها البعض، يجدون علاقة قوية. كان متوسط ​​درجة الحرارة قبل 15 مليون سنة أكثر من 18 درجة مئوية (64.4 درجة فهرنهايت): 4 درجات مئوية (7.2 درجة فهرنهايت) أكثر دفئًا من اليوم وحوالي المستوى الذي تتوقعه لجنة الأمم المتحدة للمناخ (IPCC) لعام 2100 في السيناريو الأكثر تطرفًا.

قال دامستي: "لذا، فإن هذا البحث يمنحنا لمحة عما قد يحمله المستقبل إذا اتخذنا تدابير قليلة جدًا للحد من انبعاثات ثاني أوكسيد الكربون وقمنا أيضًا بتنفيذ القليل من الابتكارات التكنولوجية للتعويض عن الانبعاثات. التحذير الواضح من هذا البحث هو: من المرجح أن يكون لتركيز ثاني أوكسيد الكربون تأثيرا أقوى على درجة الحرارة مما نأخذه في الاعتبار حاليًا!"

لرابط الدراسة أنقر على كلمة هنا