- نخستین نشانه کاهش اوزون احتمالاً از سال ۱۹۵۷ قابل مشاهده بوده است.
- کربن تتراکلرید پیش از CFCها نقش مهمی در کاهش اولیه اوزون داشته است.
- پایش مداوم جو برای بررسی روند ترمیم لایه اوزون همچنان ضروری است.
مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد نازک شدن لایه اوزون بسیار زودتر از آنچه تاکنون تصور می‌شد آغاز شده است. بر اساس نتایج این پژوهش، نخستین نشانه قابل تشخیص از کاهش اوزون ناشی از فعالیت‌های انسانی می‌توانست از سال ۱۹۵۷ مشاهده شود؛ یعنی نزدیک به سه دهه پیش از کشف مشهور سوراخ اوزون بر فراز جنوبگان.
این یافته همچنین نشان می‌دهد برخلاف باور رایج، نخستین عامل قابل اندازه‌گیری کاهش اوزون احتمالاً گاز کربن تتراکلرید (Carbon Tetrachloride) بوده است، نه کلروفلوئوروکربن‌ها (CFCها).
داستان لایه اوزون؛ از کشف سوراخ اوزون تا بازنگری در گذشته
داستان لایه اوزون زمین معمولاً از سال ۱۹۸۵ آغاز می‌شود؛ زمانی که دانشمندان سوراخ عظیم اوزون را بر فراز جنوبگان کشف کردند.
این کشف نگرش جهانی نسبت به آلودگی هوا را تغییر داد و آغازگر یکی از موفق‌ترین اقدامات زیست‌محیطی بشر برای حذف مواد شیمیایی مخرب لایه اوزون شد.
امروزه به لطف اقدامات جهانی، لایه اوزون در مسیر ترمیم قرار گرفته است. با این حال، پژوهش تازه نشان می‌دهد آسیب به این لایه بسیار زودتر از آنچه تاکنون تصور می‌شد آغاز شده بود.
هشداری پنهان از دهه ۱۹۵۰
پژوهشگران در این مطالعه به یک پرسش ساده پاسخ دادند: اگر ماهواره‌های امروزی، مدل‌های رایانه‌ای پیشرفته، سامانه‌های پایش جو و فناوری‌های کنونی در سراسر قرن گذشته وجود داشتند، دانشمندان چه چیزی مشاهده می‌کردند؟
محققان مؤسسه MIT و چندین مرکز پژوهشی دیگر، شیمی جو زمین را در طول چند دهه گذشته با استفاده از مدل‌سازی بازسازی کردند.
نتایج نشان داد نخستین نشانه قابل تشخیص از کاهش اوزون ناشی از فعالیت انسان می‌توانست از سال ۱۹۵۷ آشکار شود.
نکته جالب اینکه این نشانه نخست در جنوبگان ظاهر نمی‌شد، بلکه در ارتفاعات بالای استراتوسفر مناطق گرمسیری قابل مشاهده بود.
عاملی غیرمنتظره؛ نه CFCها، بلکه کربن تتراکلرید
یکی از مهم‌ترین یافته‌های این تحقیق، معرفی ماده‌ای متفاوت از آن چیزی است که سال‌ها در کتاب‌های درسی آموزش داده شده است.
نویسنده نخست مقاله، Jian Guan، دانشجوی تحصیلات تکمیلی دپارتمان علوم زمین، جو و سیاره‌ای (EAPS) در MIT است.
او می‌گوید:
«آنچه از کتاب‌های درسی آموخته‌ایم این است که CFCها موجب تخریب اوزون می‌شوند.»
«اما مشخص شد ماده دیگری وجود داشته که بسیار زودتر از CFCها باعث کاهش اوزون شده است. این موضوع برای ما کاملاً غافلگیرکننده بود.»
لایه اوزون چرا اهمیت دارد؟
اوزون یکی از اجزای طبیعی استراتوسفر است که هر مولکول آن از سه اتم اکسیژن تشکیل شده است. این لایه بیشتر پرتوهای فرابنفش خورشید را جذب می‌کند و از حیات روی زمین محافظت می‌کند.
در نبود این سپر محافظ:
- خطر ابتلا به سرطان پوست افزایش می‌یابد.
- احتمال بروز آب‌مروارید بیشتر می‌شود.
- محصولات کشاورزی آسیب می‌بینند.
- جنگل‌ها تحت تأثیر قرار می‌گیرند.
- زیست‌بوم‌های دریایی با تهدید روبه‌رو می‌شوند.
سال‌هاست مشخص شده است که نور خورشید با تجزیه مولکول‌های CFC، اتم‌های کلر را آزاد می‌کند و این اتم‌ها بارها و بارها مولکول‌های اوزون را از بین می‌برند.
مدل‌های شبیه‌سازی چه چیزی را نشان دادند؟
مطالعه جدید نشان می‌دهد کربن تتراکلرید احتمالاً نخستین عامل قابل اندازه‌گیری کاهش اوزون بوده است.
پژوهشگران ۱۶ اجرای مختلف از مدل‌های جوی را ترکیب کردند که عوامل طبیعی مانند:
- فوران‌های آتشفشانی
- پدیده اقلیمی ال‌نینو
را نیز در نظر می‌گرفت.
این شبیه‌سازی‌ها به پژوهشگران اجازه داد تغییرات طبیعی جو را از آلودگی ناشی از فعالیت انسان تفکیک کنند.
Susan Solomon، شیمی‌دان جو در MIT، توضیح می‌دهد:
«سال به سال برآوردهایی از میزان تولید، فروش و انتشار این مواد شیمیایی در سراسر جهان در اختیار داریم که در مدل‌ها لحاظ شده‌اند.»
«در مورد کربن تتراکلرید، نکته بسیار جالب این است که داده‌های هسته‌های یخی را نیز در اختیار داریم.»
هسته‌های یخی؛ آرشیوی از هوای گذشته
هسته‌های یخی حباب‌های بسیار کوچکی از هوای گذشته را در میان لایه‌های برف که طی قرن‌ها انباشته شده‌اند، حفظ می‌کنند.
دانشمندان با بررسی این نمونه‌های یخ‌زده می‌توانند تغییرات ترکیب جو در طول زمان را برآورد کنند.
به گفته سولومون:
«در هسته‌های یخی مشاهده می‌کنیم که غلظت کربن تتراکلرید از دهه ۱۹۴۰ شروع به افزایش کرده است.»
این ماده از دهه ۱۹۳۰ به‌طور گسترده به‌عنوان ماده مورد استفاده در خشک‌شویی و حلال چربی‌زدا به کار گرفته می‌شد.
برخلاف CFCها که سال‌ها بعد رایج شدند، کربن تتراکلرید از دهه ۱۹۴۰ در حال تجمع در جو بود.
چرا نخستین نشانه در مناطق گرمسیری دیده می‌شد؟
پژوهشگران دریافتند کاهش اوزون احتمالاً در سراسر زمین رخ داده است، اما در استراتوسفر فوقانی مناطق گرمسیری واضح‌تر دیده می‌شود.
دلیل این موضوع آن است که نوسانات طبیعی در این منطقه نسبتاً اندک است و بنابراین اثر ناشی از فعالیت انسان راحت‌تر از تغییرات طبیعی قابل تشخیص خواهد بود.
سامانه‌های پایش امروزی نیز قادرند روندهای بلندمدت واقعی را از تغییرات کوتاه‌مدت ناشی از وضعیت آب‌وهوا یا نوسانات طبیعی اقلیم تفکیک کنند.
بر اساس این شبیه‌سازی‌ها، نخستین سیگنال قابل تشخیص در سال ۱۹۵۷ ظاهر شده است.
سولومون که تحقیقات پیشین او نقش مهمی در شناسایی CFCها به‌عنوان عامل اصلی سوراخ اوزون جنوبگان داشت، می‌گوید:
«اینکه تخریب اوزون از اواخر دهه ۱۹۵۰ آغاز شده باشد، بسیار زودتر از چیزی بود که تصور می‌کردم و واقعاً شگفت‌زده شدم.»
او افزود:
«این مطالعه نشان می‌دهد ادامه پایش جو اهمیت بسیار زیادی دارد تا بتوانیم واکنش و روند بازیابی جو را به‌طور کامل درک کنیم.»
پروتکل مونترال؛ یکی از موفق‌ترین توافق‌های زیست‌محیطی جهان
دانشمندان در سال ۱۹۸۵ پس از مشاهده کاهش شدید اوزون بر فراز قطب جنوب، سوراخ اوزون جنوبگان را کشف کردند.
این کشف به شکل‌گیری پروتکل مونترال در سال ۱۹۸۷ منجر شد؛ توافقی بین‌المللی که حذف تدریجی CFCها و سایر مواد تخریب‌کننده اوزون را هدف قرار داد.
امروزه تقریباً تمامی کشورهای جهان در این توافق مشارکت دارند و از آن به‌عنوان یکی از موفق‌ترین توافق‌نامه‌های زیست‌محیطی تاریخ یاد می‌شود.
کربن تتراکلرید نیز تا حد زیادی از چرخه مصرف حذف شده است، زیرا علاوه بر تخریب اوزون، در اثر تماس طولانی‌مدت می‌تواند به سیستم عصبی آسیب برساند و به‌عنوان ماده‌ای مشکوک به سرطان‌زا شناخته می‌شود.
چرا پایش لایه اوزون همچنان ضروری است؟
از زمان تشدید محدودیت‌های پروتکل مونترال در دهه ۱۹۹۰، غلظت کربن تتراکلرید در جو روندی کاهشی داشته است.
با وجود این، مواد تخریب‌کننده اوزون می‌توانند حتی پس از توقف مصرف، دهه‌ها در جو باقی بمانند.
به همین دلیل دانشمندان تأکید می‌کنند که پایش مستمر برای بررسی روند ترمیم لایه اوزون و شناسایی هرگونه تغییر غیرمنتظره ضروری است.
سولومون می‌گوید:
«اکنون می‌دانیم وضعیت فعلی چگونه است و لایه اوزون در حال ترمیم است. اما تاکنون هیچ‌کس به‌طور دقیق مستند نکرده بود که نخستین کاهش اوزون چه زمانی، در کجا و به چه دلیل رخ داده است.»
او در پایان افزود:
«ما تلاش گسترده‌ای برای حذف این مواد شیمیایی انجام داده‌ایم. آیا مسئولیتی نداریم که همچنان جو را پایش کنیم تا مطمئن شویم همان‌گونه که انتظار داریم در حال بازیابی است؟»
جمع‌بندی
این پژوهش تصویری تازه از تاریخچه تخریب لایه اوزون ارائه می‌دهد. یافته‌ها نشان می‌دهد نخستین آثار قابل اندازه‌گیری کاهش اوزون احتمالاً از سال ۱۹۵۷ و تحت تأثیر کربن تتراکلرید آغاز شده است، نه CFCها. همچنین این تحقیق اهمیت ادامه پایش جو را برای ارزیابی روند ترمیم لایه اوزون و شناسایی تغییرات احتمالی آینده برجسته می‌کند.
نتایج کامل این مطالعه در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده است.
سؤالات متداول
آیا این مطالعه می‌گوید CFCها عامل تخریب اوزون نبوده‌اند؟
خیر. این پژوهش نشان می‌دهد نخستین کاهش قابل تشخیص اوزون احتمالاً پیش از گسترش CFCها و تحت تأثیر کربن تتراکلرید رخ داده است، اما CFCها همچنان عامل اصلی سوراخ اوزون جنوبگان محسوب می‌شوند.
نخستین نشانه کاهش اوزون چه زمانی رخ داده است؟
بر اساس شبیه‌سازی‌های این مطالعه، نخستین سیگنال قابل تشخیص در سال ۱۹۵۷ ظاهر شده است.
چرا مناطق گرمسیری برای شناسایی این تغییر مناسب‌تر بودند؟
زیرا نوسانات طبیعی اوزون در استراتوسفر فوقانی مناطق گرمسیری کمتر است و اثر ناشی از فعالیت انسان واضح‌تر دیده می‌شود.
آیا لایه اوزون اکنون در حال ترمیم است؟
بله. طبق این مقاله، اقدامات جهانی از جمله اجرای پروتکل مونترال باعث شده روند ترمیم لایه اوزون آغاز شود، هرچند پایش مداوم همچنان ضروری است.
اگر به تازه‌ترین پژوهش‌های علمی، محیط‌زیست و فناوری‌های نوین علاقه‌مند هستید، مطالب بعدی ما را نیز دنبال کنید.
