بهبود شرایط جوی و حفاظت از آب و هوا

گرم شدن کره زمین چیز جدیدی در تاریخ سیاره ما نیست و بنابراین دانشمندان امیدوارند با مطالعه دوره های قبلی گرمایش جهانی رازهایی را کشف کنند که امروزه می توان از آنها برای مبارزه با گرمایش جهانی استفاده کرد. بهینه اقلیمی ائوسن میانی که در حدود 40 میلیون سال پیش رخ داده است، به دلیل خواص منحصر به فرد خود توجه ویژه ای را به خود جلب کرده است. محققان دریافتند که تشکیل خاک رس در این دوره منجر به یک دوره طولانی غیرمعمول گرم شدن کره زمین شد. این امر پیامدهای مهمی برای آب و هوای امروزی دارد و نشان می دهد که می توان از هوازدگی تقویت شده برای محافظت از آب و هوا استفاده کرد.

بهینه اقلیمی ائوسن میانی (MECO) بخشی از دوره ائوسن است، یک دوره زمین شناسی که بین 56 میلیون تا 33.9 میلیون سال پیش رخ داده است. عصر ائوسن به این دلیل نامگذاری شده است که طلوع جانوران امروزی است و کلمه یونانی باستان برای سپیده دم است. (س) و یونانی باستان برای “جدید” یا “مدرن” وνός است (kainós). دوره ائوسن دومین دوره از دوره پالئوژن در عصر سنوزوئیک مدرن است. دوران ائوسن گرم ترین دوره از زمان سنوزوئیک را داشت و همچنین شاهد گذار به آب و هوای یخبندان و گسترش سریع صفحه یخی قطب جنوب بود. این سرد شدن حدود 49 میلیون سال پیش آغاز شد و ایزوتوپ های کربن و اکسیژن این انتقال را نشان دادند. ما ایده روشنی درباره دلیل شروع این خنک‌سازی نداریم، اما یک فرضیه این است که غلظت دی اکسید کربن اتمسفر به 2000 قسمت در میلیون (ppm) کاهش یافته است. این دوره سرد شدن جهانی تا بازگشت ناگهانی و موقت به بارتونین ادامه یافت، رویدادی که به نام MECO شناخته می شود.

منبع: کمیسیون فرعی بین المللی چینه شناسی پالئوژن

MECO که حدود 40 میلیون سال پیش رخ داد، حدود 400000 سال به طول انجامید و دوره گرمایش جهانی بود، با افزایش غلظت دی اکسید کربن در جو و اسیدی شدن اعماق اقیانوس. شواهدی از تجزیه و تحلیل ایزوتوپ های پایدار بخش های به دست آمده از حفاری در سایت های چاه در اقیانوس جنوبی برای گرم شدن حدود وجود دارد. 600000 سال 41.5 میلیون سال پیش آ گرم شدن مشابه در نیمکره شمالی در سنگهای آهکی Scalia ایتالیا مشاهده شده است. تجزیه و تحلیل ایزوتوپ اکسیژن نشان می دهد که وجود دارد تغییر در نسبت از ایزوتوپ‌های اکسیژن سنگین‌تر به ایزوتوپ‌های سبک‌تر، که نشان‌دهنده گرمایش جهانی است. تصور می‌شود که این دوره از گرم شدن کره زمین به دلیل افزایش دی اکسید کربن به دلیل این واقعیت است که امضاهای ایزوتوپی کربن انتشار متان را رد می‌کند. آنچه می بینیم افزایش شدید دی اکسید کربن اتمسفر با حداکثر 4000 پی پی ام است که بالاترین سطح از ائوسن است.

برخلاف سایر دوره های قبلی گرمایش جهانی در مراحل قبلی گرمایش جهانی ائوسن، MECO به طور غیرعادی طولانی بود. قبل از آن، میلیون‌ها سال فاز گرم شدن، مانند بهینه آب و هوای اولیه ائوسن وجود داشت. گرمایش زمین در مقیاس های زمانی ده ها هزار ساله، مانند حداکثر حرارتی پالئوسن-ائوسن (PETM) به لطف اسیدی شدن اقیانوس، دوزهای زیادی از کربن تخلیه شده و انحلال کربنات های اعماق دریا را تولید می کند که منجر به انقباض عمق جبران کربنات (CCD) می شود. این رویدادهای گرمایش به خوبی مطالعه شده است. با این حال، رویدادهای مقیاس متوسط، مانند MECO، کمتر شناخته شده است. این تئوری پیشنهاد می کند که هوازدگی سیلیکات وابسته به دما باید این فاز را تنظیم کرده باشد و دی اکسید کربن را در طول فاز کاهش دهد. درک اینکه چرا این مقررات مورد انتظار آنطور که فکر می‌شد اتفاق نیفتاد، ممکن است به ما کمک کند تا بفهمیم چگونه می‌توانیم فاز گرمایش جهانی خود را کوتاه کنیم.

در طول MECO، دمای سطح اقیانوس تتیس به افزایش یافت 32-36 درجه سانتی گراد، و آب دریای تتیان دیسکسیک تر شد. تجمع کربنات در اعماق اقیانوس بیش از سه کیلومتر در اطراف بالای MECO رخ داده است، که نشان می دهد اسیدی شدن اقیانوس در اعماق اقیانوس رخ داده است.

با این تفکر، گروهی از دانشمندان به رهبری الکساندر جی. کراوز، یک دانشجوی فوق دکتری در دانشگاه کالج لندن، هوازدگی سیلیکات را در طول MECO مطالعه کرد. آنها نتایج خود را در معتبر منتشر کردند طبیعت مجله تحت عنوان “تشکیل رس تقویت شده کلید حفظ آب و هوای بهینه ائوسن اواسط است”.

محققان نسبت های ایزوتوپ لیتیوم، شاخص های هوازدگی سیلیکات را که از رسوبات غنی از کربنات در اقیانوس باز گرفته شده بود، اندازه گیری کردند. مثبت یافتند δ7برخاستن لی، نشان دهنده گرم شدن، حدود 3‰ است. با استفاده از شبیه‌سازی‌های مدل جعبه، آنها دریافتند که این نشان‌دهنده تغییر از هوازدگی متجانس با انحلال کانی ثانویه به هوازدگی نامتجانس با تشکیل کانی ثانویه است. بر اساس این مشاهدات، کراوز و همکارانش این فرضیه را قبلاً مطرح کردند MECO، پوشش خاک بیشتری بر روی قاره ها وجود داشت. گرم شدن در نتیجه آتشفشان قاره آغاز شد، اما به لطف تشکیل رس ادامه یافت، فرآیندی که کاتیون‌های تشکیل‌دهنده کربنات را جدا کرد و از تکمیل فاز گرم شدن چرخه کربنات-سیلیکات جلوگیری کرد. با این بینش، محققان استدلال می‌کنند که دینامیک کانی‌های رسی ممکن است اهمیتی هنوز ناشناخته در چرخه‌های کربن رویدادهای آب و هوایی 100000 سال یا بیشتر داشته باشد.

کراوز و همکارانش نشان می‌دهند که برای استفاده از آب و هوای کنونی، اقلیم‌های دیرینه را مطالعه می‌کنند. نتایج تحقیقات آنها نشان می دهد که با افزایش هوازدگی شیمیایی سنگ ها، به عنوان مثال با شخم زدن سنگ های ریز خرد شده در مزارع، می توانند از آب و هوا محافظت کنند. این ذرات سنگ شکسته به سرعت فرسایش می یابند و دی اکسید کربن اتمسفر را جدا می کنند و منجر به بهبود آب و هوا می شود.

در سراسر جهان، فن آوری برای انتشار منفی (NETs) اکنون در حال بررسی هستند. چه کراوز و دیگرانتحقیقات نشان می دهد که تشکیل خاک رس می تواند در جذب دی اکسید کربن اختلال ایجاد کند، زیرا خاک رس کلسیم و منیزیم را که باید به اقیانوس برود، به دام می اندازد. در عوض، دی اکسید کربن بدون محدود شدن به اقیانوس ها جریان می یابد و به جو فرار می کند. آب و هوا تأثیر محدودی بر آب و هوا خواهد داشت.

هنگامی که ذرات سنگ به دلیل هوازدگی کاملاً حل می شوند، این هوازدگی افزایش یافته کاملاً مؤثر خواهد بود. اگر تمام مواد هوازده به خاک رس تبدیل شوند، اثر از بین می رود.

در PETM شاهد افزایش فرسایش سنگ هستیم که منجر به عادی سازی سریع آب و هوا می شود، در حالی که در MECO تشکیل رس وجود دارد. یک عامل مخدوش کننده تعیین سرعت حل شدن سنگ بر اساس عوامل مختلف محلی است تا ببینیم آیا می توان از هوازدگی تقویت شده برای محافظت از آب و هوا استفاده کرد.