چرا سطح زمین در قطب شمال یک‌باره یخ نمی‌زند

به گزارش خبرگزاری آگاه این پدیده، طبق توضیح «ناسا» (‌NASA)، دقیقا شبیه یک لیوان آب‌یخ رفتار می‌کند: تا وقتی یخِ درون لیوان کاملا آب نشده، دمای آب بالا نمی‌رود، چون گرمای ورودی صرف ذوب یخ می‌شود، نه گرم کردن آب. همین اتفاق در بهار داخل خاک قطب شمال می‌افتد. در پاییز هم ماجرا برعکس است: وقتی آب داخل خاک یخ می‌زند، گرما آزاد می‌کند و همین گرمای آزادشده خاک را برای مدتی نزدیک نقطه انجماد نگه می‌دارد، پیش از آنکه سرمای واقعی زمستان از راه برسد.

نکته مهم این است که در طول همین چند هفته، آب داخل بخش میانی خاک هنوز کاملا یخ نمی‌زند و به‌صورت مایع باقی می‌ماند، حتی اگر سطح خاک از بیرون یخ‌زده به نظر برسد.

چرا این چند هفته این‌قدر اهمیت دارد؟

تا زمانی که خاک کاملا منجمد نشده، میکروب‌های داخل آن هم به فعالیت خود ادامه می‌دهند و دی‌اکسیدکربن و متان آزاد می‌کنند. طبق آمار ناسا، خاک‌های منجمد قطب شمال چیزی حدود ۱.۹ تریلیون تن کربن آلی ذخیره کرده‌اند؛ رقمی نزدیک به دو برابر کل کربنی که هم‌اکنون در جو زمین وجود دارد. هرچه دوره‌ی «پرده صفر درجه» طولانی‌تر شود، میکروب‌ها زمان بیشتری برای تجزیه این ذخیره عظیم کربن پیدا می‌کنند؛ به همین دلیل این پدیده مستقیما به آینده اقلیم زمین گره خورده است.

نقشه‌ای که تا امروز وجود نداشت

تا پیش از این، شدت، طول و پراکندگی جغرافیایی «پرده صفر درجه» به‌درستی اندازه‌گیری نشده بود. پژوهشگران در مجله «ساینتیفیک ریپورتز» (Scientific Reports) سامانه‌ای هوش‌مصنوعی به نام «جی‌ئو-کرایو-ای‌آی» (GeoCryoAI) را معرفی کردند که داده‌های ماهواره‌ای، خروجی مدل‌های اقلیمی و بیش از ۶۲ میلیون اندازه‌گیری میدانی -برخی مربوط به سال ۱۸۹۱- را با هم ترکیب می‌کند تا اولین نقشه دقیق این پدیده در کل منطقه قطب شمال را بسازد.

نتایج نشان می‌دهد ذوب بهاره معمولا دوره بسیار طولانی‌تری از انجماد پاییزه دارد؛ طبق چکیده همین پژوهش، این دوره در بهار می‌تواند بین هزار تا چهار هزار ساعت طول بکشد، در حالی‌که در زمستان معمولا بین ۱۰۰ تا ۵۰۰ ساعت است. مناطق مرطوب‌تر هم دوره‌های طولانی‌تری را تجربه می‌کنند، و این مدل توانسته با دقتی نزدیک به ۹۶ درصد این شرایط را شناسایی کند.

روایتی از دل توندرا

پیش از اینکه چنین نقشه‌هایی روی کاغذ بیایند، فهم این پدیده کار میدانی سخت و طاقت‌فرسایی می‌طلبید. زیست‌شناس «دانیلا زونا» و همکارانش، از ژوئن ۲۰۱۳ تا ژانویه ۲۰۱۵، فصل به فصل در ایستگاه تحقیقاتی بارو در آلاسکا، جایی که دمای هوا گاهی به منفی ۱۸ درجه فارنهایت می‌رسید، ماندند تا انتشار متان از خاک را در تمام طول سال، حتی در دل زمستان، اندازه بگیرند. تا پیش از آن، باور غالب در میان دانشمندان این بود که در سرما و تاریکی زمستان قطبی، فعالیت چندانی در خاک اتفاق نمی‌افتد.

برای آزمایش این باور، زونا و تیمش از یک روش ساده، اما مؤثر استفاده کردند: آنها میله‌های فلزی ساده -نه حسگر، بلکه صرفا میله‌های آهنی- را داخل خاک منجمدِ توندرا (سرزمین‌های صاف، بی‌درخت و سردسیر قطب شمال) فرو می‌بردند. این میله‌ها بدون هیچ مقاومتی از لایه بالایی و نیمه‌ذوب‌شده خاک عبور می‌کردند و تنها وقتی به لایه سخت و کاملا یخ‌زده زیرین (پرمافراست واقعی) می‌رسیدند، متوقف می‌شدند. همین آزمایش ساده نشان می‌داد که بخش میانی خاک، درست در همان دوره‌ی «پرده‌ی صفر درجه»، هنوز کاملا یخ نزده و آب داخل آن در جریان است. پس از دو سال جمع‌آوری داده، نتیجه کار او و همکارانش این بود که بیش از نیمی از کل انتشار سالانه متان قطب شمال در همین فصل سرد اتفاق می‌افتد؛ یافته‌ای که مستقیما با مدل‌های رایج آن زمان -که عمده انتشار متان را فقط به تالاب‌های تابستانی نسبت می‌دادند- در تضاد بود. به گفته خود زونا، باید دوره‌ی سرد سال را هم در نظر گرفت تا بودجه‌ی دقیق متان قطب شمال به‌دست آید.

نگاه به آینده

پژوهش تازه GeoCryoAI حالا قرار است با داده‌های ماهواره مشترک آمریکا و هند به نام «نیسار» (NISAR) (رادار دهانه ترکیبی ناسا-ایسرو) هماهنگ شود. طبق گزارش پایگاه خبری «فیز دات ارگ»، این هماهنگی به دانشمندان اجازه می‌دهد واکنش زمین‌های یخ‌زده به تغییر اقلیم را رصد کنند و پیش‌بینی‌های آینده درباره انتشار گاز‌های گلخانه‌ای را دقیق‌تر کنند. طبق چکیده خود پژوهش، این چارچوب می‌تواند پیش‌بینی‌های سه تا شش‌ماهه از وضعیت خاک ارائه دهد؛ یعنی برای اولین بار، دانشمندان می‌توانند از ماه‌ها قبل حدس بزنند کدام مناطق قطب شمال بیشترین کربن را آزاد خواهند کرد.

در نهایت، آنچه این پژوهش نشان می‌دهد این است که یخ‌زدن زمین در قطب شمال یک لحظه ساده و آنی نیست، بلکه یک فرایند طولانی و پرجزئیات است که سرنوشت یکی از بزرگ‌ترین مخازن کربن کره زمین به آن گره خورده؛ و هرچه گرمایش زمین بیشتر شود، این پرده نامرئیِ صفر درجه هم می‌تواند طولانی‌تر و پرمعناتر شود.

انتهای خبر/277957/