برای میلیاردها سال، زمین سیاره‌ای بدون کلاهک‌های یخی بوده است. اقیانوس‌های وسیع، جنگل‌های سرسبز و مناظر آتشفشانی بر سطح آن حاکم بودند. دنیای پوشیده از یخی که امروزه می‌بینیم، یک استثنا است، نه یک قاعده.
بر اساس مطالعه‌ای جدید از دانشگاه لیدز، شرایط خنکی که امکان تشکیل کلاهک‌های یخی را فراهم کرده، در تاریخ زمین نادر بوده است.
دانشمندان مدت‌ها در این فکر بودند که چرا زمین بیشتر دوران گذشته خود را در حالت “گلخانه‌ای” گذرانده است، حالتی که در آن قطب‌ها عاری از یخ بوده‌اند. در این مطالعه، محققان دریافتند که آب‌وهوای فعلی ما نتیجه‌ی ترکیب نادری از چندین عامل بوده است.
بدون این تصادف نادر، زمین همچنان گرم و بدون یخ باقی می‌ماند، همان‌طور که در بیشتر طول عمر خود بوده است.
وضعیت غیرعادی سرمای زمین
دانشمندان در طول سال‌ها توضیحات مختلفی برای این وضعیت ارائه داده‌اند. برخی معتقدند که کاهش فعالیت‌های آتشفشانی میزان CO2 در جو را کاهش داده و باعث خنک شدن زمین شده است.
برخی دیگر استدلال می‌کنند که جنگل‌ها با جذب بیشتر کربن از هوا، نقش مهمی در این روند داشته‌اند. نظریه‌ی دیگری نیز به واکنش‌های شیمیایی بین CO2 و برخی از سنگ‌ها اشاره دارد که باعث حذف کربن از جو شده است.
این توضیحات به‌تنهایی منطقی بودند، اما هیچ‌کدام از آن‌ها به‌تنهایی به اندازه‌ای قوی نبودند که زمین را وارد یک عصر یخبندان طولانی کند. در همین نقطه است که مطالعه‌ی جدید رویکرد نوآورانه‌ای را ارائه داده است.
برای درک علت تغییر از سیاره‌ای گرم به سیاره‌ای پوشیده از یخ، پژوهشگران دوره‌های سرد گذشته را بررسی کردند.
این تیم از یک مدل سه‌بعدی بلندمدت آب‌وهوایی که در دانشگاه لیدز توسعه یافته بود، استفاده کردند تا تمام این فرآیندها را به‌طور هم‌زمان آزمایش کنند. این نوع مدل‌سازی موسوم به “مدل تکامل زمین” به‌تازگی و با پیشرفت توان محاسباتی امکان‌پذیر شده است.
هماهنگی عوامل آب‌وهوایی برای تشکیل کلاهک‌های یخی
نتایج این مطالعه واضح بود: هیچ عامل واحدی باعث یخ‌پوش شدن زمین نشده است. بلکه ترکیبی از چندین فرآیند باید هم‌زمان رخ می‌داد.
تنها با ترکیب مناسبی از کاهش فعالیت‌های آتشفشانی، افزایش جذب کربن و شرایط خاص خشکی‌ها، سیاره به اندازه‌ای سرد شد که کلاهک‌های یخی شکل بگیرند.
دکتر اندرو مِرِدیت، نویسنده‌ی اصلی این مطالعه، بر اهمیت این یافته تأکید کرد.
وی گفت: “اکنون می‌دانیم که دلیل این‌که ما روی زمینی با کلاهک‌های یخی زندگی می‌کنیم – و نه روی سیاره‌ای بدون یخ – به دلیل ترکیب تصادفی نرخ بسیار پایین فعالیت‌های آتشفشانی جهانی و پراکندگی زیاد قاره‌ها همراه با کوه‌های بزرگ است. این عوامل باعث افزایش بارندگی جهانی شده و در نتیجه واکنش‌های حذف‌کننده‌ی کربن از جو را تقویت کرده‌اند.”
این یافته‌ها نشان می‌دهند که وضعیت کنونی زمین، که دارای کلاهک‌های یخی است، چیزی طبیعی یا مکرر در تاریخ زمین نیست. حالت معمولی سیاره، گرمای بیشتر همراه با سطوح بالای CO2 در جو بوده است.
تمایل طبیعی زمین به گرما
این مطالعه همچنین نشان می‌دهد که چگونه زمین از یخ‌بندان‌های شدید جلوگیری کرده است. در گذشته‌ی دور، سیاره‌ی ما دوره‌های نادری از پوشش کامل یخی را تجربه کرده است که به آن‌ها “زمین گلوله‌برفی” گفته می‌شود.
این دوره‌ها ویرانگر بودند و یخ تقریباً تمام خشکی‌ها و اقیانوس‌ها را پوشانده بود. با این حال، چنین رویدادهایی بسیار نادر بوده‌اند.
دکتر مِرِدیت می‌گوید که یافته‌ها نشان می‌دهند که سیستم آب‌وهوایی طبیعی زمین به‌طور کلی از یخ‌بندان‌های شدید جلوگیری می‌کند.
او توضیح داد: “ما فکر می‌کنیم که این تمایل کلی به سمت آب‌وهوای گرم به جلوگیری از وقوع یخ‌بندان‌های جهانی و ویرانگر ‘زمین گلوله‌برفی’ کمک کرده است، که تنها به‌ندرت رخ داده‌اند و در نتیجه، حیات توانسته است به رشد و شکوفایی ادامه دهد.”
این تمایل به گرما به حیات اجازه داده است که بدون گرفتار شدن در یخبندان دائمی، شکوفا شود. هرچند که رویدادهای خنک‌کننده‌ی موقتی رخ داده‌اند، اما روند کلی به سمت دنیایی با سطح بالای CO2 و بدون کلاهک‌های یخی بوده است.
ممکن است کلاهک‌های یخی زمین دیگر بازنگردند
پروفسور بنجامین میلز، که سرپرستی این پروژه را بر عهده داشت، به ارتباط این مطالعه با بحث‌های مدرن تغییرات اقلیمی اشاره کرد. او در مورد این تصور که زمین به‌طور طبیعی به شرایط سردتر بازخواهد گشت، هشدار داد.
وی گفت: “یک پیام مهم این است که نباید انتظار داشته باشیم که زمین همیشه به حالت سرد گذشته، مانند عصر پیش از صنعتی شدن، بازگردد.”
“وضعیت کنونی زمین که دارای کلاهک‌های یخی است، در تاریخ این سیاره معمول نیست، اما جامعه‌ی جهانی ما به آن وابسته است.”
“ما باید تمام تلاش خود را برای حفظ آن انجام دهیم و نباید تصور کنیم که اگر گرمایش بیش‌ازحد را قبل از توقف انتشار گازها به‌وجود بیاوریم، شرایط به‌طور طبیعی به وضعیت قبلی بازخواهد گشت. زمین در طول تاریخ خود آب‌وهوای گرم را ترجیح داده است، اما جامعه‌ی انسانی ما چنین چیزی را نمی‌خواهد.”
چالش تغییرات اقلیمی
این مطالعه حقیقتی دشوار را نشان می‌دهد: در حالی که انسان‌ها به جهانی پایدار و پوشیده از یخ متکی هستند، خود زمین به چنین شرایطی نیازی ندارد.
شرایطی که امکان تشکیل کلاهک‌های یخی را فراهم کردند، حاصل یک مجموعه‌ی نادر از عوامل بودند که به‌طور خودکار تکرار نخواهند شد. اگر فعالیت‌های انسانی دمای جهانی را افزایش دهد، نمی‌توانیم به فرآیندهای طبیعی برای کاهش آن تکیه کنیم.
این پژوهش یادآور می‌شود که سیستم آب‌وهوایی زمین شکننده‌تر از آن چیزی است که به‌نظر می‌رسد. بازگشت به دنیای گرم‌تر ممکن است حالت پیش‌فرض زمین باشد، اما برای تمدن انسانی، این یک فاجعه خواهد بود.
این یافته‌ها بر لزوم حفاظت از آب‌وهوای کنونی تأکید دارند، نه این‌که فرض کنیم که خودبه‌خود اصلاح خواهد شد.
همان‌طور که سیاره با افزایش دما روبه‌رو است، این مطالعه چشم‌اندازی حیاتی ارائه می‌دهد: زمین بیشتر دوران خود را بدون کلاهک‌های یخی سپری کرده است، و بدون اقدام فوری، ممکن است زودتر از آنچه انتظار داریم به آن حالت بازگردد.
این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.
