بوی متمایز جنگل در یک روز گرم تابستانی، تا حد زیادی به دلیل وجود ترپن‌ها است؛ گروهی از ترکیبات آلی که در صمغ درختان و روغن‌های ضروری یافت می‌شوند. در میان این ترکیبات، ایزوپرن به‌عنوان فراوان‌ترین مولکول، توسط گیاهان به مقیاس وسیعی آزاد می‌شود.
تخمین زده می‌شود که گیاهان در سراسر جهان سالانه بین 500 تا 600 میلیون تن ایزوپرن آزاد می‌کنند که تقریباً نیمی از کل ترکیبات آلی گازی منتشرشده از گیاهان را تشکیل می‌دهد. تحقیقات نشان داده است که جنگل‌های آمازون بیش از یک‌چهارم این انتشار را به خود اختصاص می‌دهند.
انتشار گازهای جنگل فراتر از سایبان درختان
پیش‌تر، دانشمندان بر این باور بودند که ایزوپرن در حوزه آمازون به سرعت تجزیه می‌شود و به لایه‌های بالایی جو نمی‌رسد. این تجزیه به رادیکال‌های هیدروکسیل – مولکول‌های بسیار واکنشی که در نزدیکی سطح زمین و در طول روز تشکیل می‌شوند – نسبت داده می‌شد که طی چند ساعت ایزوپرن را از بین می‌برد.
اما یواخیم کورتیوس، دانشمند علوم جوی از دانشگاه گوته فرانکفورت و نویسنده اصلی یک مطالعه جدید می‌گوید:
«ما اکنون دریافته‌ایم که این باور تنها تا حدی صحیح است.»
وی توضیح داد:
«مقدار قابل‌توجهی ایزوپرن همچنان در شب در جنگل‌های بارانی وجود دارد و بخش قابل‌توجهی از این مولکول‌ها می‌تواند به لایه‌های بالاتر جو منتقل شود.»
رعد و برق و انتشار گازهای جنگل
طوفان‌های گرمسیری نقش مهمی در انتقال ایزوپرن به ارتفاعات بالاتر ایفا می‌کنند. این طوفان‌ها مانند جاروبرقی عمل کرده و ایزوپرن را به ارتفاعاتی بین 8 تا 15 کیلومتر می‌برند.
با طلوع خورشید، رادیکال‌های هیدروکسیل با مولکول‌های ایزوپرن واکنش می‌دهند، اما دمای بسیار سرد در این ارتفاعات، ترکیبات را به شکل متفاوتی نسبت به سطح زمین تغییر می‌دهد.
در این شرایط، مولکول‌ها با اکسیدهای نیتروژن – که در اثر رعد و برق تولید می‌شوند – ترکیب شده و خوشه‌هایی از ذرات آئروسل در اندازه چند نانومتر تشکیل می‌دهند. این ذرات با گذشت زمان رشد کرده و به‌عنوان هسته‌های تراکم بخار آب عمل می‌کنند و به‌طور قابل‌توجهی در شکل‌گیری ابرها در مناطق گرمسیری تأثیر می‌گذارند.
یوس للیولد، مدیر مؤسسه شیمی ماکس پلانک در ماینتس و مسئول پروژه تحقیقاتی CAFE-Brazil، توضیح داد:
«ما توانستیم این فرآیندها را با استفاده از پروازهای تحقیقاتی که دو ساعت قبل از طلوع خورشید آغاز شده و در طول روز ادامه داشت، بررسی کنیم.»
تأثیر بر تشکیل ابرها بر فراز اقیانوس‌ها
کورتیوس و للیولد همچنین بخشی از کنسرسیوم CLOUD هستند که شامل بیش از 20 گروه تحقیقاتی می‌شود و فرآیندهای شیمیایی جوی مرتبط با اقلیم را مطالعه می‌کنند.
در یک محفظه آزمایش آئروسل و ابر در سرن (CERN) ژنو، این محققان شرایط جوی ارتفاعات بالا را شبیه‌سازی کردند تا واکنش‌های ناشی از نور خورشید را با جزئیات بررسی کنند.
شو چنگ هه، محقق جوی که مسئول آزمایش‌های ایزوپرن است، توضیح داد:
«ما توانستیم دقیقاً نرخ تشکیل ذرات آئروسل از محصولات ایزوپرن را تعیین کنیم.»
وی افزود:
«جالب اینجاست که حتی مقادیر بسیار کم اسید سولفوریک و اکسواسیدهای ید که معمولاً در جو وجود دارند، برای افزایش سرعت تشکیل ذرات آئروسل تا 100 برابر کافی هستند. این مولکول‌ها ممکن است به‌طور مشترک بر تشکیل ابرهای دریایی تأثیر بگذارند – فرآیندی که در پیش‌بینی‌های اقلیمی به‌طور بحرانی نامشخص است.»
انتقال ذرات به مسافت‌های طولانی و مدل‌های اقلیمی
اسید سولفوریک در جو از طریق واکنش‌هایی که شامل دی‌اکسید گوگرد و رادیکال‌های هیدروکسیل است، تشکیل می‌شود. تیم تحقیقاتی فرانکفورت در آزمایش CLOUD غلظت‌های بسیار پایینی از اسید سولفوریک را اندازه‌گیری کرد، درحالی‌که تیم ماینتس بر رادیکال‌های هیدروکسیل تمرکز داشت.
بادهایی که در ارتفاعات بالای جنگل‌های آمازون می‌وزند، می‌توانند ذرات تشکیل‌شده از ایزوپرن را تا هزاران کیلومتر دورتر از منبع خود منتقل کنند.
این بدان معناست که این ذرات ممکن است بر تشکیل ابر در فواصل دور تأثیر بگذارند.
از آنجا که ابرها – بسته به نوع و ارتفاعشان – هم نور خورشید را بازتاب می‌دهند و هم از انتشار گرما به فضا جلوگیری می‌کنند، نقش مهمی در تنظیم اقلیم دارند.
محققان انتظار دارند که یافته‌های آن‌ها به بهبود مدل‌های اقلیمی کمک کند.
تهدید دوگانه جنگل‌زدایی برای اقلیم
پروژه CAFE-Brazil همچنین بر خطرات زیست‌محیطی ناشی از ادامه جنگل‌زدایی در آمازون تأکید می‌کند.
کورتیوس توضیح می‌دهد:
«از یک سو، گازهای گلخانه‌ای آزاد می‌شوند، زیرا جنگل دیگر قادر به ذخیره دی‌اکسید کربن نیست.»
وی ادامه داد:
«از سوی دیگر، پاک‌سازی جنگل بر چرخه آب و انتشار ایزوپرن تأثیر می‌گذارد و تغییرات اقلیمی را تسریع می‌کند.»
این تحقیقات، نقش حیاتی جنگل‌های آمازون در دینامیک اقلیمی جهانی را برجسته کرده و بر ضرورت تلاش‌های حفاظتی برای کاهش اثرات گسترده آن تأکید می‌کند.
این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.
