علمی، پژوهشی و فناوری

چگونه آتشفشان های باستانی آب و هوای ما را مختل کردند

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : یک تیم بین‌المللی از زمین‌شناسان به رهبری یک آتشفشان‌شناس از دانشگاه راتگرز-نیوبرانزویک، کشف کرده‌اند که آتشفشان‌های باستانی مدت‌ها پس از پایان فوران‌هایشان به انتشار دی اکسید کربن در جو از اعماق زمین ادامه می‌دهند - بر خلاف درک علمی قبلی.

این کشف به حل یک معمای طولانی مدت در مورد علل گرمایش طولانی مدت در لحظات کلیدی تاریخ آب و هوای زمین کمک می کند. این یافته ها امروز (30 اکتبر) در آخرین شماره مجله Nature Geoscience منتشر شده است .

بنجامین بلک، سرپرست این مطالعه و دانشیار در این باره گفت: «یافته‌های ما مهم هستند، زیرا در لحظاتی در گذشته زمین، زمانی که آب و هوا به طور ناگهانی گرم شده و بسیار طولانی‌تر از آنچه انتظار داشتیم گرم می‌ماند، منبع پنهان دی‌اکسید کربن را در جو شناسایی می‌کند. گروه علوم زمین و سیاره در دانشکده هنر و علوم. ما فکر می‌کنیم که بخش مهمی از پازل را برای چگونگی بهم ریختن آب و هوای زمین و شاید مهمتر از آن چگونگی بهبود آن کشف کرده‌ایم.

پیامدها برای بازیابی آب و هوای زمین

در روزگار کنونی، انسان‌ها بسیار بیشتر از همه آتشفشان‌های فعال در کنار هم، دی اکسید کربن آزاد می‌کنند – اما یافته‌های جدید می‌تواند چگونگی بهبود آب و هوای سیاره را در صورت کاهش انتشار دی‌اکسید کربن انسان روشن کند. بلک می‌گوید: «زمین دارای سیستم‌های کنترل آب و هوای طبیعی است - چیزی شبیه ترموستات خانه شما. سوال این است که آیا آستانه‌هایی وجود دارد که فراتر از آن، سیستم‌های کنترل آب و هوا شروع به خراب شدن می‌کنند و بهبود آب و هوا را بسیار سخت‌تر می‌کنند؟

برای دهه‌ها، دانشمندان از سوابق اقلیمی که نشان می‌دهند شکست اتمسفر زمین در بازیابی سریع آن‌طور که انتظار می‌رفت پس از آنچه به عنوان انقراض دسته جمعی پایان پرمین در ۲۵۲ میلیون سال پیش شناخته می‌شود، گیج شده‌اند – شدیدترین کاهش تنوع زیستی شناخته شده در تاریخ رخ داده است. زمین انقراض دسته جمعی با فوران های آتشفشانی عظیم در سیبری مرتبط است. حتی پس از توقف فوران ها، آب و هوای زمین نزدیک به 5 میلیون سال طول کشید تا پایدار شود.

این بهبودی دیرهنگام مدتهاست که دانشمندان را متحیر کرده است. به نظر می رسد که ترموستات طبیعی زمین در طول این رویداد و پس از آن خراب شده است. ما متوجه شدیم که به نظر می‌رسد الگوی مشابهی در چندین زمان دیگر در تاریخ زمین با آتشفشان‌های عظیم رخ داده است، و ما تصمیم گرفتیم دلیل آن را بفهمیم.

کشف منابع کربن رمزی

بلک و یک تیم بین المللی از همکارانش به گذشته نگاه کردند و شواهدی مبنی بر انتشار دی اکسید کربن از این نوع استان های آتشفشانی یافتند که می تواند میلیون ها سال پس از پایان اکثر فوران های سطحی ادامه داشته باشد. آنها این کار را با گردآوری تجزیه و تحلیل های شیمیایی از گدازه ها، توسعه مدل های کامپیوتری شبیه سازی ذوب در داخل زمین و مقایسه نتایج با سوابق آب و هوای گذشته حفظ شده در سنگ های رسوبی انجام دادند.

تجزیه و تحلیل ها نشان داد که استان های آتشفشانی عظیم باستانی به آرامی خاموش می شوند. در سطح، فوران ها ممکن است متوقف شده باشند، اما در اعماق پوسته و گوشته، ماگما همچنان دی اکسید کربن آزاد می کند که منجر به گرم شدن طولانی مدت آب و هوا می شود.

بلک می‌گوید: «ما این دی‌اکسید کربن حاصل از ماگمای زیرسطحی را «کربن مرموز» می‌نامیم زیرا از ماگماهای نهفته در اعماق سیستم می‌آید. انگار که آتشفشان‌ها کربن را از آن سوی قبر آزاد می‌کنند.»

بلک گفت: یافته‌های مطالعه جدید بسیار مهم است زیرا آنها منبع پنهان دی اکسید کربن اتمسفر را در لحظات گرم شدن ناگهانی آب و هوا شناسایی می‌کنند. اگر آتشفشان‌ها همچنان «دما را بالا می‌برند»، می‌تواند به این معنی باشد که ترموستات زمین ممکن است بهتر از آنچه دانشمندان فکر می‌کردند کار کند.

بلک گفت: «اگر این درست باشد، می تواند خبر خوبی برای احیای زمین پس از گرم شدن آب و هوا توسط انسان باشد. این بدان معناست که اگر ترموستات را در بازه های زمانی زمین شناسی صدها هزار تا میلیون ها سال متوقف کنیم، آب و هوا می تواند بهبود یابد.

بلک تأکید کرد که کربن مرموز از آتشفشان ها نمی تواند تغییرات آب و هوایی کنونی را توضیح دهد. بلک گفت: «نوع آتشفشانی که ما در حال بررسی آن هستیم، نادر است و قادر به تولید ماگمای کافی برای پوشش قاره ایالات متحده در عمق نیم کیلومتری گدازه است. این نوع آتشفشان 16 میلیون سال است که رخ نداده است. تمام آتشفشان‌هایی که امروزه روی کره زمین اتفاق می‌افتد کمتر از یک درصد به اندازه فعالیت‌های انسان دی اکسید کربن آزاد می‌کند.

اما دانشمندان هنوز امیدوارند که از این فوران های گذشته در مورد آب و هوای فعلی و آینده درس بگیرند. بلک گفت: "به نظر می رسد این فوران های باستانی برخی از تنها رویدادهای تاریخ زمین هستند که کربن را در مقیاسی مشابه انسان های امروزی آزاد می کنند." بنابراین با مطالعه این فوران‌ها در گذشته عمیق، می‌توانیم درباره نحوه واکنش سیستم‌های آب و هوای زمین به انتشار انبوه کربن در جو اطلاعات بیشتری کسب کنیم.

بینش و رهنمودهای تحقیقات آینده

این یافته‌ها تنها آغاز تلاش‌های چند ساله‌ای است که توسط بنیاد ملی علوم برای بررسی این که چگونه کربن مرموز می‌تواند بر بهبود پس از اختلالات عمده آب و هوای زمین تأثیر بگذارد، است. تابستان امسال، تیم به شمال شرقی اورگان سفر کرد، جایی که آتشفشان های عظیم با گرم شدن آب و هوا در 16 میلیون سال پیش مرتبط بوده است. دانشمندان در کوه‌های والووا، که با ورقه‌های عظیم دایک‌های ماگمایی مسطح پوشانده شده‌اند، به صفر رسیدند، زمانی که سنگ‌های مذاب به شکاف‌ها ریخته و جامد شدند. به دلیل فرسایش، منطقه ای که به نام «آلپ اورگان» شناخته می شود، این سنگ ها را که زمانی ماگما را در اعماق زمین تشکیل می دادند، در معرض دید قرار می دهد.

اعضای تیم، از جمله بلک و همکاران و دانشجویان فارغ‌التحصیل از راتگرز و سایر دانشگاه‌ها که بخشی از تیم سرمایه‌گذاری شده توسط بنیاد ملی علوم هستند، به کوه‌هایی با ارتفاع بین 5000 تا 9000 فوت صعود کردند و از مواد شیشه‌مانند در لبه‌ها نمونه‌برداری کردند. از دایک ها این ها زمانی ایجاد شدند که ماگما با سنگ های سردتر اطراف تماس پیدا کرد. محققان در آزمایشگاه های خود به دنبال شواهدی در سنگ های شیشه ای از انتشار دی اکسید کربن و گازهای دیگر هستند.