טיפות העולות ממוצא שמפניה על קרקעית האוקיאנוס באיי מריאנה. נוזלים היוצאים מהאתר מכילים פחמן דו חמצני מומס. NOAA Ocean Explorer
ככל שגובר הדאגה בגלל שינויי אקלים הנגרמים על ידי בני אדם, מדענים רבים מסתכלים אחורה דרך ההיסטוריה של כדור הארץ לאירועים שיכולים לשפוך אור על שינויים המתרחשים כיום. ניתוח כיצד השתנתה מערכת האקלים של כוכב הלכת בעבר משפרת את ההבנה שלנו כיצד היא עשויה להתנהג בעתיד.
כעת ברור ממחקרים אלה כי מדובר באירועי התחממות פתאומיים מובנה במערכת האקלים של כדור הארץ. הם התרחשו כאשר הפרעות באגירת הפחמן על פני כדור הארץ שיחררו גזי חממה לאטמוספרה. אחד האתגרים הגדולים של מדעני אקלים כמוני היא לקבוע מאיפה השחרורים הללו הגיעו לפני שהאדם היה נוכח, ומה הפעיל אותם. חשוב מכך, אנו רוצים לדעת אם אירוע כזה יכול לקרות שוב.
במחקר שפורסם לאחרונה, עמיתי קייטי הרזין, נדין קרופינסקי וגיליתי שבסוף עידן הקרחונים האחרון, לפני 20,000 שנים, היה פחמן דו חמצני שוחרר לאוקיאנו ממאגרים גיאולוגיים הממוקם על קרקעית הים כאשר האוקיינוסים החלו להתחמם.
ממצא זה הוא מחליף משחק פוטנציאלי. מאגרי פחמן המתרחשים באופן טבעי באוקיאנוס המודרני עלולים להפריע שוב, עם השפעות שעלולות להיות חמורות על האוקיאנוסים של כדור הארץ ואקלים.
כדור הארץ הסתובב בין עידני הקרח (נקודות שפל) ותקופות בין-גזעיות חמות במהלך 800,000 השנים האחרונות. אולם התחממות האקלים הנוכחית מתרחשת הרבה יותר מהר מאשר אירועי התחממות בעבר. נאס"א
העבר הוא פרולוג
אחת הדוגמאות הידועות ביותר להתחממות מהירה שנגרמה כתוצאה משחרור פחמן גיאולוגי היא ה- Paleocene-Eocene Maximal Thermal, או PETM, אירוע התחממות כדור הארץ גדול שהתרחש לפני כ 55 מיליון שנה. במהלך ה- PETM, כדור הארץ התחמם על ידי 9 ל- 16 מעלות פרנהייט (5 ל- 9 מעלות צלזיוס) בתוך כ 10,000 שנים.
מדעני אקלים רואים כעת את ה- PETM כנושא אנלוגי לשינויים סביבתיים המתרחשים כיום. ה- PETM התרחש במשך תקופה ארוכה יותר וללא מעורבות אנושית, אך הוא מראה כי יש חוסר יציבות מובנה במערכת האקלים אם פחמן ממאגרים גיאולוגיים משתחרר במהירות.
מדענים יודעים גם שרמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה עלו במהירות בסוף כל אחד מתקופות הקרח הפליסטוקן המאוחרות, עוזר לחמם את האקלים. במהלך פרק ההתחממות האחרון, לפני 17,000 שנים, התחמם כדור הארץ על ידי 9 ל- 13 מעלות פרנהייט (5 עד 7 מעלות צלזיוס).
מקסימום תרמי Paleocene-Eocene חימם את כדור הארץ בצורה כה דרמטית, עד שיערות הגשם הטרופיים נמשכו צפונה עד הארקטי.
{vembed Y = ldLBoErAhz4}
עם זאת, מאות מחקרים מדעיים לא הצליחו לקבוע מה גרם לעליות המהירות של הפחמן הדו-חמצני שהסתיימו בכל עידן הקרח. החוקרים מסכימים כי על האוקיינוס להיות מעורב מכיוון שהוא פועל כמקבל פחמן גדול, ויסות כמות הפחמן השוכנת באטמוספרה. אך הם עדיין מחפשים רמזים כדי להבין מה משפיע על כמות הפחמן באוקיינוס במהלך שינויי אקלים פתאומיים.
אגמים על קרקעית האוקיאנוס
במהלך שני העשורים האחרונים גילו מדעני האוקיאנוס כי ישנם מאגרים של פחמן דו חמצני נוזלי ומוצק המצטברים בתחתית האוקיאנוס, בתוך הסלעים ומשקעים בשולי פעיל פתחי הידרותרמיות. באתרים אלה פוגשת מאגמה וולקנית מתוך כדור הארץ מים מחוממים העל, ומייצרת פלומות של נוזלים עשירים בפחמן דו חמצני המסננים דרך נקיקים בקרום כדור הארץ, ונודדים כלפי מעלה לעבר השטח.
כאשר פלומה של נוזל זה פוגשת מי ים קרים, הפחמן הדו-חמצני יכול להתמצק לצורה הנקראת הידרה. ההידרט יוצר כובע המלוכד פחמן דו חמצני בתוך הסלעים והמשקעים ומונע ממנו להיכנס לאוקיאנוס. אבל בטמפרטורות שמעל בערך 48 מעלות פרנהייט (9 מעלות צלזיוס), ההידט יתמוסס, וישחרר נוזל נמרץ או דו תחמוצת הפחמן הגז ישירות למים העומדים על האדמה.
מדענים תיעדו עד כה מאגרים של פחמן דו חמצני נוזלי ומידי במערב האוקיאנוס השקט ליד טייוואן וב הים האגאי. במים רדודים יותר, בהם הטמפרטורות באוקיינוס חמות יותר והלחץ נמוך יותר, החוקרים הבחינו בפחמן דו חמצני טהור הנובע ישירות משקעים כגז ועולה אל פני הים.
כמעט בועות פחמן דו חמצני טהור עולות משקעים שמכסים מערכת הידרותרמית פעילה במערב האוקיאנוס השקט הטרופי. תמונות של רוי פרייס, באדיבות יאן אמנד, CC BY-ND
קלף בר אקלימי
תגליות אלה משנות את הבנת המדענים את מערכת הפחמן הימית. מדעני אקלים לא כללו מאגרי פחמן בים עמוק במודלים הנוכחיים הבוחנים את ההשפעות הפוטנציאליות של ההתחממות בעתיד, מכיוון שמעט ידוע על גודל ופיזור מקורות הפחמן הללו.
למעשה, כמעט ואין נתונים המתעדים כמה פחמן דו-חמצני משתחרר כרגע מהמאגרים הללו לאוקיאנוס. עובדה זו הופכת את ההיסטוריה הגיאולוגית לחשובה באופן קריטי: היא מאשרת שלסוגים אלה של מאגרים יש יכולת לשחרר כמויות אדירות של פחמן כאשר הם מופרעים.
מאגרי פחמן אנלוגיים זוהו גם בסביבות יבשתיות. ב- 1979, הר הגעש Dieng באינדונזיה נחנקו 142 אנשים כאשר שחרר כמעט פחמן דו חמצני טהור. ב- 1986, מאגר פחמן דו חמצני בתחתית אגם ניוס בקמרון התפרץ, הרגת 1,700 כפריים מקומיים ומאות בעלי חיים.
פרה שנחנקה על ידי פחמן דו חמצני בהתפרצות אגם ניוס 1986. USGS / ג'ק לוקווד
דו תחמוצת הפחמן גם פורסת סביב הר ממות ', קליפורניה, בנקודות בהן מאגמה עולה דרך קרום כדור הארץ ודוכנים בעומקים רדודים. לריכוזים גבוהים של פחמן דו חמצני בקרקע הרגו יותר מ- 100 דונם של עצים. מדענים עובדים על זיהוי ואפיון אתרים אחרים ביבשה היכן שיכולים להופיע שחרורים כאלה.
הרבה יותר מאתגר לכמת את הפחמן הדו-חמצני המאוחסן במאגרי האוקיאנוס. אזורים עצומים של קרקעית הים מכילים אתרים של געש געש פעילה ופרשות הידרותרמיות, אך מדענים לא יודעים כמעט דבר על כמה פחמן דו חמצני מצטבר בסלעים ומשקעים שמסביב. בעיניי, יש צורך דחוף ללמוד מסגרות ימיות בהן ככל הנראה מצטבר דו תחמוצת הפחמן, ואז להעריך עד כמה הם רגישים לחוסר יציבות.
אוקיינוסים מחממים, מגדילים את הסיכון
זה לא מאמץ שיש לדחות. האוקיינוסים של כדור הארץ מתחממים במהירות, ומודלי האקלים מראים שהם יתחממו הכי מהר ליד הקטבים, שם נוצרים זרמים עמוקים לשאת מים מחממים כלפי מטה מהשטח.
כשמים חמים אלה שוקעים בפנים האוקיאנוס, הם מעבירים חום עודף לעבר אתרים בהם יכולים להיווצר מאגרי פחמן דו חמצני. מים חמים יותר אלה בסופו של דבר יעשו את יציבותם של חותמות ההידראט השומרים על לכידת פחמן דו חמצני נוזלי.
זרם איטי גדול מאוד הנקרא זרימת התרמוהלין נושא מים חמים לאזורים הקוטביים של כדור הארץ, שם הוא מתקרר ושוקע לאוקיאנוסים העמוקים. מאפוטו / ריקרדו פראווטוני דרך GRID-Arendal, CC BY-ND
מאגר אחד כזה מתרחש במערב האוקיאנוס השקט מערבית לחוף הים אוקינאווה שוקת בים סין המזרחי. הטמפרטורה של המים התחתונים במיקום זה היא 37 עד 39 מעלות פרנהייט (3 עד 4 מעלות צלזיוס), מה שאומר שכובע ההידרה הוא בערך 4-5 מעלות צלזיוס מנקודת ההתכה שלו.
חשוב לציין, נוזלים הידרותרמיים חמים עולים מתחת למאגר הפחמן הדו-חמצני לעבר פני השטח. ככל שהאוקיינוסים ימשיכו להתחמם, הפרש הטמפרטורה בין מי האוקיאנוס הקר לנוזלים ההידרותרמיים החמים יותר יקטן. זה יגרום לדחה של ההידראט, עלול להיות עד לנקודה בה הוא כבר לא ימנע את בריחת הפחמן הדו-חמצני הנוזל.
עד כה לא נערך מחקר שמעריך האם מאגרי פחמן דו חמצני של אוקיינוס חשופים לעליית טמפרטורות האוקיאנוס. אך התיעוד הפרה-היסטורי של כדור הארץ מראה בבירור שאפשר לייצב מאגרים גיאולוגיים - וכאשר זה כן, זה מוביל לעלייה מהירה בפחמן דו-חמצני באטמוספירה ולהתחממות כדור הארץ. בעיניי זה מהווה סיכון לא ידוע חשוב שלא ניתן להתעלם ממנו.
על המחבר
לואל ד. סטוט, פרופסור, אוניברסיטת דרום קליפורניה - מכללת דורנסייף למכתבים, אומנויות ומדעים
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים קשורים
שינויי אקלים: מה שכולם צריכים לדעת
מאת ג'וזף רום
הפריימר החיוני במה שיהיה הנושא המכונן של זמננו, שינויי אקלים: מה שכולם צריכים לדעת® הוא מבט ברור עין של המדע, הקונפליקטים וההשלכות של כוכב הלכת שלנו מתחמם. מג'וזף רום, יועץ המדע הראשי של נשיונל ג'יאוגרפיק שנים של חיים מסוכנים / הסדרה ואחד מאנשי ה- 100 של רולינג סטון שמשנים את אמריקה, שינוי אקלים מציע תשובות ידידותיות למשתמש, מחמירות מדעית לשאלות הקשות ביותר (והפוליטיזציה הנפוצה) סביב מה שקרה אקלים אקלים של לוני תומפסון כ"סכנה ברורה והווה לציביליזציה. " זמין באמזון
שינויי אקלים: מדע ההתחממות הגלובלית ועתיד האנרגיה שלנו מהדורה שנייה מהדורה שנייה
מאת ג'ייסון סמרדון
המהדורה השנייה הזו של שינוי אקלים הוא מדריך נגיש ומקיף למדע העומד מאחורי ההתחממות הגלובלית. מאויר להפליא, הטקסט מכוון לתלמידים במגוון רמות. אדמונד א. מאטז וג'ייסון א. סמרדון מספקים מבוא אינפורמטיבי נרחב למדע העומד בבסיס הבנתנו את מערכת האקלים והשפעות הפעילות האנושית על התחממות כוכב הלכת שלנו. מאטס וסמרדון מתארים את התפקידים שהאווירה והאוקיאנוס לשחק באקלים שלנו, להציג את המושג איזון קרינה ולהסביר שינויים באקלים שהתרחשו בעבר. הם גם מפרטים את הפעילויות האנושיות המשפיעות על האקלים, כמו פליטת גזי חממה ופליטת אירוסול, כריתת יערות, וכן את השפעות תופעות הטבע. זמין באמזון
מדע שינויי האקלים: מסלול דיבור
מאת בלייר לי, אלינה בכמן
המדע של שינויי אקלים: קורס דיבור משתמש בטקסט ובשמונה עשרה פעילויות מעשיות להסביר וללמד את מדעי ההתחממות הגלובלית ושינוי האקלים, כיצד בני האדם אחראים ומה ניתן לעשות כדי להאט או להפסיק את קצב ההתחממות הגלובלית ושינוי האקלים. ספר זה הוא מדריך מלא ומקיף לנושא סביבתי חיוני. הנושאים המכוסים בספר זה כוללים: כיצד מולקולות מעבירות אנרגיה מהשמש לחימום האווירה, גזי חממה, אפקט החממה, התחממות כדור הארץ, המהפכה התעשייתית, תגובת הבעירה, לולאות משוב, הקשר בין מזג האוויר לאקלים, שינויי אקלים, כיורי פחמן, הכחדה, טביעת רגל פחמית, מיחזור ואנרגיה חלופית. זמין באמזון
מאת המו"ל:
רכישות באמזון ללכת לפרוע את העלות של הבאת לך InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ו ClimateImpactNews.com ללא עלות וללא מפרסם לעקוב אחר הרגלי הגלישה שלך. גם אם תלחץ על קישור אך אינך קונה את המוצרים הנבחרים האלה, כל דבר אחר שאתה קונה באותו ביקור באמזון משלם לנו עמלה קטנה. אין עלות נוספת עבורך, אז אנא תרום למאמץ. אתה יכול גם להשתמש בקישור זה להשתמש באמזון בכל עת כדי שתוכלו לתמוך במאמצים שלנו.
