يفتح البحث آفاقاً جديدة حول دور باطن الأرض في القطب الجنوبي في دورة الكربون
قد تُساهم عملية لم تحظَ بالاهتمام الكافي سابقًا في نقل الكربون من باطن الأرض في القارة القطبية الجنوبية إلى الغلاف الجوي. هذا ما يتضح من الدراسة.زيادة سريعة في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الجيولوجية من التربة الصقيعية في القطب الجنوبي". نشرت في المجلة الدورات البيوجيوكيميائية العالميةأُجري البحث بواسطة فريق من الباحثين من المجلس القومي للبحوث (CNR)من 'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (إنجف) و جامعة أوتاغو ووايكاتو (نيوزيلندا) في وادي تايلور، أحد المناطق الرئيسية الخالية من الجليد في وديان ماكموردو الجافة (قارة أنتاركتيكا).
تُبرز النتائج زيادة ملحوظة في انبعاث الغازات من التربة: تشير التحليلات الجيوكيميائية التي أُجريت في أعوام 2020 و2023 و2025 إلى مساهمة كبيرة للكربون من مصادر جيولوجية عميقةبالتفصيل، ارتفع متوسط تدفق ثاني أكسيد الكربون من 1,73 غرام لكل متر مربع يوميًا في عام 2020 إلى 9,49 غرام لكل متر مربع يوميًا في عام 2025، أي بزيادة تقارب 5,5 أضعاف. وخلال الفترة نفسها، ارتفعت القيمة القصوى المقاسة من 11,36 إلى 72,99 غرام لكل متر مربع يوميًا. وتؤثر هذه الزيادة على كل من القيم القصوى والتوزيع الكلي للتدفقات المرصودة.
«بالإضافة إلى وجود مستويات أعلى من ثاني أكسيد الكربون في عام 2025 مقارنة بعامي 2020 و2023هو يوضح ليفيو روجيروعالم جيولوجيا كيميائية في المجلس الوطني للبحوث، ومعهد علوم الأرض، وباحث مشارك في المعهد الوطني للجيوفيزياء وعلم البراكين. «تُظهر الحملات المتكررة تغيراً ملحوظاً وثابتاً في انبعاث الغازات في مناطق محددة من وادي تايلور". ماذا ما يتضح هو أن ويتابع روجيرو قائلاً: "يمكن اختراق التربة الصقيعية في القطب الجنوبي بواسطة الكربون القادم من أنظمة أعمق بكثير. وهذا المؤشر يستدعي منا توسيع نطاق نظرتنا إلى دورة الكربون في القطب الجنوبي: فلا تقتصر على العمليات الجوية والبيولوجية والسطحية فحسب، بل تشمل أيضاً الروابط مع باطن الأرض الجيولوجي والمائي.".
قدمت التحليلات الجزيئية والنظائرية لثاني أكسيد الكربون والميثان رؤى حاسمة حول أصل الغازات. تشير معظم العينات التي تم تحليلها إلى أن وجود الغاز لا ينشأ ببساطة من النشاط الميكروبي على السطح، مما يشير إلى أصل واضح من أعماق الأرض..
«تمثل البصمة النظيرية، أي "البصمة" الكيميائية التي تكشف عن أصل الكربون، أحد العناصر الرئيسية للعمل.ويؤكد أليساندرا سكارا، أول باحث في المعهد الوطني للجيوفيزياء وعلم البراكين (INGV). «توضح النتائج أن جزءًا كبيرًا من الكربون الذي تم اكتشافه في التربة لا ينتج عن الميكروبات أو النباتات السطحية ولكنه ذو أصل جيولوجي عميق. بفضل الجمع بين التحليل الكيميائي والتتبع النظائري، تمكنا من إعادة بناء مسار هذه الغازات التي ترتفع من باطن الأرض وتنجح في التسرب إلى السطح عن طريق عبور التربة الصقيعية.، طبقة الأرض المتجمدة بشكل دائم.
إن البنية التحتية لوادي تايلور معقدة بشكل خاص: فهي تشمل طبقة من التربة الصقيعية غير المنتظمة، وجيوب من المياه ذات تركيزات ملحية عالية، وشبكة جيولوجية وهيدروليكية كثيفة.
أشارت دراسات جيوفيزيائية سابقة إلى وجود سوائل تحت الأرض المتجمدة، تُشكل خزانات حقيقية أو "طرقًا" جوفية يمكن للغازات الكامنة في الأعماق أن تصعد عبرها. ومع ذلك، يؤكد الباحثون أن البيانات المتاحة لا تسمح لهم حتى الآن بتحديد مسار صعود واحد أو آلية محددة مسؤولة عن الشذوذات السطحية.
لا تُعزى الزيادة الملحوظة في درجات الحرارة بشكل مباشر إلى ذوبان التربة الصقيعية. لم تُقاس درجة حرارة الأرض ومحتواها المائي وسُمك الطبقة النشطة بشكل منهجي في جميع الدراسات الاستقصائية، ولذلك لا يمكن إثبات علاقة سببية مباشرة بين زيادة التدفقات وارتفاع درجة حرارة سطح الأرض. ستركز الأبحاث المستقبلية على دراسة قنوات المياه الجوفية، وتغيرات الضغط التي تدفع السوائل إلى الأعلى، والتغيرات في نفاذية التربة، وكلها أمور أساسية لفهم كيفية صعود الغاز إلى السطح..
تشير النتائج بالتالي إلى وجود آلية لإطلاق الكربون في القطب الجنوبي لا تزال غير ممثلة بشكل كافٍ في عمليات إعادة بناء دورة الكربون في خطوط العرض العليا الحالية. ولا يزال يتعين تحديد نطاقها المكاني واستمراريتها مع مرور الوقت. يسلط المؤلفون الضوء على الحاجة إلى توسيع نطاق الملاحظات من خلال المراقبة الموسمية والمتعددة السنوات، وقياسات درجة حرارة التربة الصقيعية والهيدرولوجيا، والتحقيقات الجيوفيزيائية القادرة على إعادة بناء العلاقة بين الشذوذات السطحية وأنظمة السوائل العميقة.
«تُظهر هذه الدراسة مدى أهمية النظر إلى القارة القطبية الجنوبية كنظام متكامل، حيث يتفاعل الغلاف الجوي والغلاف الجليدي والغلاف المائي والغلاف الأرضي مع بعضها البعض.ويختتم فابيو فلوريندو، رئيس المعهد الوطني للجيوفيزياء وعلم البراكين والمؤلف المشارك للدراسة، قائلاً: "...". «إن القدرة على الجمع بين الملاحظات الميدانية والكيمياء الجيولوجية والتحليل النظائري والتحقيقات الجيوفيزيائية تسمح لنا بالتعرف على العمليات التي كان من الصعب ملاحظتها حتى قبل بضع سنوات. كما أنها نتيجة تؤكد قيمة البحث الإيطالي في القارة القطبية الجنوبية وأهمية البرامج طويلة الأجل القادرة على العودة إلى نفس الأماكن، وقياس التغيرات وفهم آلياتها.".
تم إجراء الأنشطة البحثية في إطار مشروعي PNRA SENECA و SENECA 2، خلال البعثات الإيطالية XXXV و XXXVIII و XL إلى القارة القطبية الجنوبية، بدعم لوجستي من UTA-ENEA و Antarctica New Zealand.
يتم تمويل البرنامج الوطني لأبحاث القطب الجنوبي (PNRA) من قبل وزارة التعليم والبحث العلمي (MUR) ويديره المجلس الوطني للبحوث (CNR) للتنسيق العلمي، ومن قبل وكالة الطاقة الجديدة والبيئة (ENEA) للتخطيط والتنظيم اللوجستي للأنشطة في قواعد القطب الجنوبي، ومن قبل المعهد الوطني لعلوم المحيطات والجيوفيزياء التجريبية (OGS) للإدارة الفنية والعلمية لكاسحة الجليد لورا باسي.
روابط مفيدة
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (إنجف)
منظر جوي لوادي تايلور، في وديان ماكموردو الجافة، وهي واحدة من المناطق الرئيسية الخالية من الجليد في القارة القطبية الجنوبية وموقع حملتي SENECA و SENECA 2 (حقوق الصورة: أليساندرا سيارا - INGV - PNRA).
مخيم نائي في وادي تايلور خلال أنشطة البحث لمشروعي SENECA و SENECA 2، وهما جزء من البرنامج الوطني لأبحاث القطب الجنوبي (حقوق الصورة: ليفيو روجيرو-CNR-PNRA).
يهيمن نهر كومنولث الجليدي على مشهد وادي تايلور، حيث توفر التربة الصقيعية والأنظمة الهيدرولوجية تحت الأرض بيئة رئيسية لدراسة هجرة الغاز الطبيعي (حقوق الصورة: أليساندرا سيارا-INGV-PNRA).
منظر طبيعي لوادي تايلور، أحد الوديان الجافة في ماكموردو، والذي يتميز بمساحات شاسعة خالية من الجليد وتربة صقيعية مستمرة (حقوق الصورة: أليساندرا سيارا-INGV-PNRA).
قياس تدفق ثاني أكسيد الكربون من التربة في الموقع باستخدام حجرة تخزين في وادي تايلور. سمحت الحملات المتكررة بإجراء مقارنات لشدة انبعاث الغازات في أعوام 2020 و2023 و2025 (حقوق الصورة: لوسي ديفيدسون - ANZ).