یخچال‌های طبیعی می‌توانند مانند آرشیوی بزرگ عمل کنند که اطلاعاتی از آنچه در جو ما معلق است را در خود ذخیره می‌کنند. این توده‌های یخ، کربن و سایر مواد را که توسط باد حمل می‌شوند، جذب کرده و در لایه‌های یخی منجمد برای دهه‌ها یا حتی قرن‌ها نگه می‌دارند.
یافته‌هایی درباره منشأ انسانی کربن
کشف جدید پژوهشگران
یک تیم پژوهشی به سرپرستی ایمی هولت از دانشگاه جنوب شرقی آلاسکا، با نمونه‌برداری از آب ذوب‌شده ده یخچال طبیعی در آلاسکا، سوئیس، قرقیزستان و اکوادور، جزئیات بیشتری درباره منابع انسانی کربن شناسایی کرده‌اند. کربن انسانی یا انسان‌زاد، به کربنی گفته می‌شود که از طریق فعالیت‌هایی مانند سوختن سوخت‌های فسیلی وارد محیط می‌شود.
سرنخ‌های کربنی در یخچال‌ها
یخچال‌ها چگونه اطلاعات منتقل می‌کنند؟
در هر یخچالی که در این مطالعه بررسی شد، جریان خروجی شامل مواد آلی محلول بود؛ از جمله کربن سیاه که حاصل باقی‌مانده‌های سوختن آتش‌سوزی‌ها و سوخت‌های فسیلی است.
در مقایسه با جنگل‌ها یا زمین‌های کشاورزی، یخچال‌ها ذخایر خاک یا پوشش گیاهی ندارند. به همین دلیل، دانشمندان می‌توانند مقدار کربنی را که فقط از طریق هوا رسوب کرده، بدون تداخل زیاد دیگر منابع، اندازه‌گیری کنند.
شناسایی منابع کربن در آب ذوب‌شده
کربن از منابع مختلفی وارد یخچال‌ها می‌شود. برخی نمونه‌ها دارای نشانه‌های ایزوتوپی بودند که به مواد قدیمی و منشأ گرفته از سوخت‌های فسیلی اشاره داشتند؛ در حالی که برخی دیگر مربوط به کربن جوان‌تر و مرتبط با سوختن زیست‌توده بودند.
برای تعیین نسبت صحیح هر منبع، سن رادیوکربن بررسی شد. امضاهای ایزوتوپی قدیمی‌تر نشان‌دهنده مقادیر بالایی از کربن ناشی از رسوبات زمین‌شناسی باستانی بودند که ارتباطی قوی با تأثیرات سوخت‌های فسیلی دارد.
تفاوت کربنی میان یخچال‌ها
الگوهای منطقه‌ای آلودگی
یخچال‌های آلاسکا حاوی مقادیر بیشتری از مواد کربنی مرتبط با سوخت‌های فسیلی بودند. در اکوادور، بخش زیادی از کربن از آتش‌سوزی‌های طبیعی و رشد میکروبی روی سطح یخچال ناشی می‌شد.
این تنوع نشان‌دهنده ارتباط منابع آلودگی محلی با یخ است. یک یخچال ممکن است ذرات ناشی از صنایع سنگین را جمع‌آوری کند، در حالی که یخچال دیگر از آتش‌سوزی‌های جنگلی منطقه‌ای کربن جذب می‌کند.
مسیر حرکت کربن
کربن انسانی بین ۱۲ تا ۹۱ درصد از کل کربن موجود در جریان‌های خروجی یخچال‌ها را تشکیل می‌دهد. این مقدار دقیق بسته به موقعیت جغرافیایی یخچال و مسیر جریان‌های هوایی که آلودگی‌ها را منتقل می‌کنند، متفاوت است.
ذرات دوده فقط سطح یخ را تیره نمی‌کنند، بلکه با آب ذوب‌شده به سمت اکوسیستم‌های پایین‌دستی منتقل می‌شوند و می‌توانند وارد زنجیره غذایی یا واکنش‌های شیمیایی آب شوند.
اهمیت ترکیب شیمیایی کربن در آب
تأثیر بر زیست‌بوم‌های آبی
پژوهشگران دریافتند که ساختار شیمیایی کربن در آب خروجی یخچال‌ها وقتی که منبع آن سوخت فسیلی باشد، دچار تغییر می‌شود. این تغییرات می‌توانند بر قابلیت مصرف آن توسط موجودات زنده پایین‌دست تأثیر بگذارند.
برخی ترکیبات کربنی در رودخانه‌ها و جویبارها باقی می‌مانند، در حالی که برخی دیگر سریع‌تر تجزیه می‌شوند. وجود یا نبود برخی مولکول‌ها می‌تواند تعادل مواد مغذی در زیستگاه‌های آبی را تغییر دهد.
نقش کربن در چرخه‌های زیست‌ژئوشیمیایی
یافته‌های این پژوهش، اطلاعات ما را درباره چرخه‌های زیست‌ژئوشیمیایی—یعنی نحوه حرکت عناصر در بین بخش‌های زنده و غیرزنده زمین—افزایش می‌دهد. حتی یخچال‌های دورافتاده و مرتفع نیز از تأثیر فعالیت‌های انسانی در امان نیستند.
کربنی که زمانی در اعماق زمین محبوس بود، اکنون در مناظر یخی ظاهر شده و با ذوب شدن یخ، به حوضه‌های رودخانه‌ای منتقل می‌شود؛ این یعنی پیوند مستقیمی بین انتشار صنعتی و زنجیره غذایی در طبیعت وجود دارد.
«ما تأکید می‌کنیم که تنوع مکانی در رسوب فرآورده‌های ناشی از احتراق سوخت‌های فسیلی انسانی در اکوسیستم‌های یخچالی، هم سن و هم ویژگی مواد آلی محلول را تحت تأثیر قرار می‌دهد، که احتمالاً سرنوشت آن را نیز تعیین می‌کند،» ایمی هولت، نویسنده اصلی مطالعه اظهار داشت.
ردپای کربن در جریان‌های خروجی
در حالی که بسیاری از پژوهش‌ها به بررسی تجمع دوده روی سطح یخچال‌ها پرداخته‌اند، تعداد کمی به بررسی کربن سیاه محلول و دیگر مولکول‌های آلی در آب‌های خروجی توجه کرده‌اند.
این رویکرد جدید به آن‌ها امکان می‌دهد که نوع کربنی را که از یخچال خارج می‌شود ببینند و همچنین شکل‌های مختلف کربن پس از ترک یخ را شناسایی کنند.
سوخت‌های فسیلی دارای کربنی هستند که میلیون‌ها سال پیش شکل گرفته‌اند، بنابراین نشانه ایزوتوپی قدیمی‌تری به‌جا می‌گذارند. در مقابل، آتش‌سوزی‌ها کربن حاصل از گیاهان و مواد آلی تازه را آزاد می‌کنند.
برخی یخچال‌ها هم کربن‌های قدیمی و هم جدید را جذب می‌کنند، در حالی که برخی دیگر به یک نوع خاص متمایل می‌شوند که نشان‌دهنده الگوهای آلودگی محلی یا آتش‌سوزی‌های مکرر در منطقه منبع است.
میکروارگانیسم‌های سطح یخچال
زندگی در دل یخ
موجودات ریز در سطح یخچال‌ها زندگی می‌کنند و از هر منبع مغذی موجود تغذیه می‌کنند. این میکروارگانیسم‌ها می‌توانند ترکیبات آلی تولید کنند که در نهایت وارد آب ذوب‌شده می‌شود.
در برخی مناطق، تولید میکروبی نقش بیشتری در شکل‌گیری مواد آلی محلول دارد. مطالعه حاضر نشان داد که جریان‌های یخی در اکوادور حاوی کربن تازه‌تری هستند که منشاء میکروبی دارد.
تأثیرات محلی بر زندگی و منابع
بسیاری از جوامع محلی به آب ذوب‌شده یخچال‌ها برای آب آشامیدنی، کشاورزی یا تولید برق آبی وابسته هستند. اگر ترکیب شیمیایی این آب تغییر کند، ممکن است آلاینده‌هایی غیرمنتظره به پایین‌دست منتقل شوند.
ماهی‌ها و حیات‌وحش نیز به این آبراهه‌ها وابسته‌اند. تغییر در محتوای کربن می‌تواند در دسترس بودن غذا برای کوچک‌ترین موجودات آبی را تغییر دهد؛ تغییری که می‌تواند بر کل زنجیره غذایی اثر بگذارد.
نگاهی به آینده یخچال‌ها
با افزایش دمای متوسط جهانی، یخچال‌های طبیعی در سراسر جهان در حال کوچک شدن هستند. نرخ ذوب شدن یخ ممکن است افزایش یابد و در نتیجه حجم بیشتری از کربن انسانی وارد رودخانه‌ها شود.
درک سطح فعلی کربن، به دانشمندان کمک می‌کند تا تغییرات آینده را پیش‌بینی کنند. اگر میزان انتشار صنعتی همچنان بالا بماند، این مخازن یخی دچار تغییرات بیشتری در نوع موادی که حمل می‌کنند خواهند شد.
یخچال‌ها تنها ثبت‌کننده گذشته اقلیمی زمین نیستند؛ آن‌ها نشان می‌دهند که چگونه آلودگی مدرن در سراسر قاره‌ها گسترش می‌یابد و در مکان‌هایی غیرمنتظره ظاهر می‌شود.
مسیرهای پژوهشی آینده
پژوهش‌های آینده ممکن است به بررسی سرنوشت کربن سیاه محلول پس از ورود به رودخانه‌ها بپردازد. برخی اشکال ممکن است تجزیه شوند، در حالی که برخی دیگر باقی مانده یا در رسوبات دریاچه‌ها تجمع پیدا کنند.
این گام‌های بعدی، درک ما از ارتباط میان انتخاب‌های انرژی انسان‌ها با مناطق قطبی و کوهستانی را عمیق‌تر خواهد کرد. یخچال‌ها با وجود ظاهر دورافتاده‌شان، بازتابی از ردپای محیطی جهانی ما هستند.
این مطالعه در نشریه Global Biogeochemical Cycles منتشر شده است.
