بين المجتمع العلمي والحكومات والمنظمات الإنسانية وحتى المخططين العسكريين ، يعتبر تغير المناخ أكبر تهديد فردي يواجه البشرية اليوم. بين الزيادات في المجاعة والمرض والفيضانات والنزوح والطقس المتطرف والفوضى التي تنتج عنها ، من الواضح أن الطريقة التي نتسبب بها في تدفئة كوكبنا لها عواقب وخيمة.
لكن هناك عددًا من السيناريوهات التي يمكن أن يؤدي فيها الأذى إلى تأثير هارب يؤدي إلى انقراضات جماعية. وقد تم توضيح هذا الاحتمال في دراسة حديثة أجراها أستاذ MIT دانييل روثمان بدعم من وكالة ناسا ومؤسسة العلوم الوطنية (NSF). وفقًا لروثمان ، نحن في خطر اختراق "عتبة الكربون" التي يمكن أن تؤدي إلى تأثير هارب مع محيطات الأرض.
قضى روثمان ، أستاذ الجيوفيزياء والمدير المشارك لمركز لورنز في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، السنوات القليلة الماضية يحذرنا من العتبة الحرجة التي نواجهها. في عام 2017 ، نشر بحثًا في تقدم العلم الذي حذر من احتمال احتواء محيطات الأرض على ما يكفي من ثاني أكسيد الكربون بحلول عام 2100 لإثارة الانقراض الجماعي.
منذ ذلك الحين ، قام روثمان بتحسين هذا التنبؤ من خلال دراسة الطريقة التي تستجيب بها دورة الكربون بمجرد تجاوزها العتبة الحرجة. في ورقته الجديدة التي ظهرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، استخدم روثمان نموذجًا رياضيًا بسيطًا طوره لتمثيل دورة الكربون في أعالي المحيط وكيف يمكن أن يتصرف عندما يتم تجاوز هذه العتبة.
تتكون هذه الدورة من انبعاث الكربون في الغلاف الجوي للأرض (إلى حد كبير من خلال النشاط البركاني) وتخزينه في عباءة الأرض في شكل معادن كربونية. تعمل محيطاتنا أيضًا بمثابة "بالوعة كربون" ، تزيل الكربون الجوي من الهواء وتحوله إلى حمض الكربونيك. حافظت هذه الدورة على درجات حرارة الكوكب ومستويات حموضة المحيط مستقرة مع مرور الوقت.
عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي في مياه البحر ، يكون له أيضًا تأثير في تقليل تركيزات أيونات الكربونات في المحيط. عندما تقع تحت عتبة معينة ، تبدأ الأصداف المصنوعة من كربونات الكالسيوم في الذوبان والكائنات الحية التي تعتمد عليها للحماية تجد صعوبة في البقاء على قيد الحياة.
هذا ضار لسببين. من ناحية ، يعني ذلك أن جزءًا مهمًا من دورة الحياة البحرية سيبدأ في الموت. من ناحية أخرى ، تلعب القذائف دورًا مهمًا في إزالة ثاني أكسيد الكربون من أعالي المحيط. يحدث هذا نتيجة اعتماد الكائنات الحية على أصدافها لمساعدتها على الغرق في قاع المحيط ، حاملاً الكربون العضوي الضار معها.
لذلك ، فإن الزيادة في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (وتحمض المحيطات الناتج) ستعني عددًا أقل من الكائنات المتكلسة وأقل من إزالة ثاني أكسيد الكربون. كما أوضح روثمان في مقابلة حديثة مع MIT News:
"إنها ردود فعل إيجابية. يؤدي المزيد من ثاني أكسيد الكربون إلى المزيد من ثاني أكسيد الكربون. السؤال من وجهة نظر رياضية هو ، هل هذه التعليقات كافية لجعل النظام غير مستقر؟ "
حدثت هذه العملية عدة مرات على مدار تاريخ الأرض. كما أشار روثمان في دراسته ، فإن الأدلة المستمدة من دراسة الطبقات الرسوبية تظهر أن مخازن الكربون في المحيطات تغيرت بسرعة (ثم تعافت) عشرات المرات على مدى 540 مليون سنة الماضية. حدث أكثرها دراماتيكية في نفس الوقت تقريبًا الذي حدث فيه أربعة من الانقراضات الجماعية الخمس الكبرى في تاريخ الأرض.
في كل من هذه الحالات ، يخلص روثمان إلى أن الزيادات في ثاني أكسيد الكربون (سواء تدريجيًا أو فجائيًا) قد تجاوزت في نهاية المطاف عتبة ، مما أدى إلى تأثير سلسلة متتالية تضم ردودًا كيميائية. أدى ذلك إلى تحمض المحيطات الشديد وتضخيم تأثيرات الزناد الأصلي.
والأكثر من ذلك ، أنه بالنسبة لنصف الاضطرابات في نموذج روثمان تقريبًا ، كان معدل زيادة الكربون هو نفسه بشكل أساسي بمجرد تحريكها. في حين أن العوامل المحفزة في الماضي كانت على الأرجح بسبب زيادة النشاط البركاني أو الأحداث الطبيعية الأخرى ، فقد حدثت هذه على مدار عشرات الآلاف من السنين. اليوم ، تضخ البشرية ثاني أكسيد الكربون2 في الغلاف الجوي بمعدل لم يسبق له مثيل في السجل الجيولوجي.
كانت هذه واحدة من النتائج الرئيسية لدراسة روثمان ، والتي أظهرت أن معدل ثاني أكسيد الكربون2 يتم تقديم يلعب دورًا رئيسيًا في ضرب النظام من الضرب. في حين أن الاضطرابات المتواضعة في دورة الكربون ستستقر بمرور الوقت ولن تؤثر على استقرار المحيطات بشكل عام ، مقدمة سريعة لثاني أكسيد الكربون2 سيؤدي إلى سلسلة من ردود الفعل الإيجابية التي تضخم المشكلة.
اليوم ، يدعي روثمان أننا "على حافة الإثارة" ، وإذا حدث ذلك ، فمن المرجح أن تكون ردود الفعل والآثار الناتجة مماثلة للكوارث العالمية السابقة. وقال "بمجرد أن نكون على عتبة ، كيف وصلنا إلى هناك قد لا يهم". "بمجرد تجاوزك لها ، فأنت تتعامل مع كيفية عمل الأرض ، وتذهب في طريقها الخاص."
على الجانب الإيجابي ، أظهرت دراسته أيضًا أن محيطات الأرض (استنادًا إلى المستويات الحالية من التحمض) ستعود إلى التوازن في نهاية المطاف ، ولكن فقط بعد عشرات الآلاف من السنين. يتوافق هذا النمط مع السجل الجيولوجي ، وتحديداً مع ما لا يقل عن ثلاث حالات انقراض جماعي يعتقد أنها مرتبطة بالبراكين الهائل المستدام.
وبعبارة أخرى ، إذا تجاوزت انبعاثات الكربون البشرية العتبة واستمرت بعده ، فقد تكون العواقب شديدة كما هو الحال مع الانقراضات الجماعية السابقة. قال روثمان ، "من الصعب معرفة كيف ستنتهي الأمور بالنظر إلى ما يحدث اليوم". "لكننا على الأرجح قريبون من عتبة حرجة. سيصل أي ارتفاع إلى أقصى حد له بعد حوالي 10000 عام. نأمل أن يمنحنا هذا الوقت لإيجاد حل ".
بالفعل ، يدرك المجتمع العلمي أن ثاني أكسيد الكربون من صنع الإنسان2 للانبعاثات تأثير على بيئة الأرض - تأثير يمكن الشعور به منذ آلاف السنين. ومع ذلك ، تشير هذه الدراسة إلى أن هذه العواقب يمكن أن تكون أكثر دراماتيكية مما كان متوقعًا سابقًا ويمكن أن تكون لا رجعة فيها بعد نقطة معينة. إذا لم يكن هناك شيء آخر ، فإن دراسة روثمان تسلط الضوء على الحاجة إلى تنفيذ الحلول الآن ، في حين لا يزال هناك وقت.
