افزایش گرمای خاک باعث تسریع در آزاد شدن کربن می‌شود

با گرم شدن خاک، کربن از طرف زمین آزاد می‌شود. مطالعه‌ای جدید نشان داده‌ است که در دماهای بالاتر کربن آزاد شده بسیار بیشتر از پیش‌بینی‌های قبلی است؛ این اتفاق چرخه‌ای خطرناک را شروع می‌کند که توانایی افزایش دمای هوای کره‌ی زمین را به میزانی بسیار زیادی بالاتر ببرد.

نتایج این تحقیق بر اساس مطالعه‌ای است که از ۲۶ سال گذشته در جنگل‌های ایالت ماساچوست آمریکا  شروع شده است. در این تحقیق دانشمندان بخش‌هایی از خاک را به طور مصنوعی گرم کردند تا نتایج حاصل شده را مورد بررسی قرار دهند.

در این تحقیق دو تیم از دانشگاه‌های ماساچوست و نیوهمپ‌شایر با یکدیگر همکاری داشته‌اند. بنابر نتایج اعلام شده در مرحله‌ی اول چرخه با گرم شدن خاک مقدار زیادی کربن در طی چندین سال به جو زمین وارد می‌شود. در مرحله‌ی دوم به دلیل به تعادل رسیدن میکروب‌های موجود در خاک و محیط جدید از میزان کربن آزاد شده کاسته می‌شود. در مرحله‌ی آخر نیز دوباره بر مقدار کربن آزاد شده افزوده می‌شود.

بنابراین خاک گرم‌تر منجر به ایجاد هوایی گرم‌تر خواهد شد و هوایی گرم‌تر هم موجب به افزایش آزادسازی کربن از سطح زمین خواهد شد. نگرانی اصلی دانشمندان ادامه پیدا کردن این چرخه کنترل‌ناپذیر تا آینده است که به گرمایش بیش از حد هوای کره‌ی زمین کمک می‌کند.

جری ملیلو، از اعضای این گروه تحقیقاتی در مصاحبه‌ای می‌گوید:

در هر بار تکرار این چرخه ما با افزایش تدریجی دمای هوا روبه‌رو می‌شویم که یک معضل جهانی به حساب می‌آید. با شروع این چرخه احتمالا متوقف کردن آن کار آسانی نخواهد بود.

با تمام این تفاسیر دانشمندان هنوز در مورد میکروب‌های موجود در خاک و مکانیزم‌های تولید کربن اطلاعات کافی ندارند. بنابراین پیش‌بینی رفتار زمین در طولانی مدت کار آسانی نیست. در سال ۱۹۹۱ دانشمندان با کار گذاشتن وسایل گرمازا در عمق ۱۰ سانتی‌متری از سطح خاک فرآیند این تحقیق را شروع کرده‌اند. جنگل مورد مطالعه‌ قسمتی از جنگل‌های هاروارد است که در مالکیت دانشگاه هاروارد آمریکا قرار دارد. در قسمت‌هایی که وسایل گرمازا کار گذاشته شده نزدیک به ۵ درجه‌ی سانتی‌گراد گرم‌تر از مناطق دیگر بوده است.

بر اساس محاسبات انجام شده در مناطق گرمادیده تا ۱۷ درصد از کربن ذخیره شده در ۶۰ سانتی‌متری زمین از بین رفته‌اند. روند آزادشدن کربن از خاک در دو بازه‌ی زمانی ۱۹۹۱ تا ۲۰۰۰ و ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۳ از روند آزادشدن کربن در مناطق دیگر پیش گرفته است، با این حال در خارج از این بازه‌های زمانی نرخ آزادسازی کربن در دو منطقه‌ی گرما دیده و منطقه‌ی کنترل یکسان بوده است.

دانشمندان معتقدند که دلیل یکسان شدن نرخ، فعالیت بیشتر میکروب‌ها در مناطق گرمادیده بوده که سعی می‌کنند خود را با محیط جدید مطابقت دهند تا مواد معدنی بیشتری جذب کنند. به نظر می‌رسد با اتمام چرخه‌ی اول میکروب‌های موجود در خاک برای رسیدن به مواد معدنی بیشتر نیاز به افزودن به میزان فعالیت‌های خود هستند تا افزایش آزادسازی کربن متعادل شود. از سال ۲۰۱۴ به بعد نرخ آزادسازی کربن کاهشی دوباره را تجربه می‌کند.

جری ملیلو ادامه می‌دهد:

اگر بر اثر افزایش فعالیت‌های میکروبی نرخ آزادسازی کربن از سطح خاک افزایش یابد در این صورت می‌توان گفت که این فرآیند به گرم‌تر شدن هوای کره‌ی زمین نیز کمک می‌کند. همچنین با تکرار هر بار این چرخه، چرخه دوباره تقویت می‌شود و توقف یک‌باره‌ی آن کاری مشکل است و برای معکوس کردن فرآیند راهی وجود ندارد. 

به طور متوسط سالیانه نزدیک به ۱۰ میلیارد تن کربن وارد جو زمین می‌شود که بیشتر این مقدار از به کار‌گیری سوخت‌های فسیلی به‌دست می‌آید. در همین حال پوسته‌ی کره‌ی زمین هم نزدیک به ۳۵۰۰ میلیارد تن کربن در خود ذخیره کرده است. اگر بر اثر گرما این مقدار کربن از خاک جدا و وارد هوا شود می‌توان گفت که زمین هم وارد چرخه‌ی افزایشی گرمایش زمین خواهد شد. جالب‌تر آن‌که حجم وسیعی از کربن موجود در  لایه‌ی بیرونی زمین در قطب‌های شمالی و جنوبی و در یخچال‌های طبیعی ذخیره‌ شده‌اند که این مناطق با سرعت بیشتری در حال گرم شدن هستند.

با درک بهتر فرآیند فعالیت میکروب‌ها و نحوه‌ی آزادسازی کربن خاک می‌توان به پیدا کردن راه‌هایی برای توقف این چرخه امید داشت. با این حال نباید فراموش کرد که ما محدودیت زمانی داریم. ملیلو اضافه می‌کند: 

آینده‌ی کره‌ی زمین همراه با گرما است. اما اینکه تا چه حد هوای کره‌ی زمین گرم خواهد شد سوالی اساسی‌تری است.

نتایج این پژوهش در مجله‌ی Science به چاپ رسیده است.