ذوب شدن سریع خاک منجمد قطب شمال و تاثیری که بر زندگی همه انسان ها دارد (قسمت اول)

سرگئی زیموف، بوم شناس و دانشمند روسی، یک استخوان ماموت پشمالو را روی توده‌ها می‌اندازد. او در گل‌ و لای کنار رود کلیما زیر یک پرتگاه بلند از خاک در حال فروریختن نشسته است. فصل تابستان در شرق سیبری ادامه داشت؛ در قسمتی از روسیه که از مسکو به آلاسکا نزدیک‌تر است. در منظره‌ای که دیده می‌شد، برف و یخبندانی وجود نداشت.

در همین پرتگاه که دووانی یار نام دارد، رود کلیما با عبور خود موجب فرسایش شده بود و آنچه زیر صخره‌ها بود، آشکار کرده بود؛ یک لایه از خاک منجمد یا پرمافراست که صدها فوت عمق دارد و به سرعت در حال ذوب شدن است.

شاخه‌ها و تکه‌های گیاهان، قسمت‌هایی از بدن حیوانات عصر یخبندان مثل آرواره گاومیش، استخوان ماموت و استخوان ران اسب‌ها روی ساحل افتاده بود و زیر چکمه‌های زیموف خرد می‌شد.

او در حالی که فسیل‌ها را از بین خاک بیرون می‌کشید گفت:

«من عاشق دووانی یار هستم. مثل یک کتاب است که هر ورق از آن داستانی از تاریخ طبیعت را بازگو می‌کند.»

در فضای بسیار وسیعی در بالای این سیاره، تغییر اقلیم، در حال ثبت یک بخش جدید در دفتر تاریخ طبیعت است. خاک‌های منجمد شمالی آن طور که دانشمندان قبلا پیش‌بینی کرده بودند، به تدریج در حال ذوب شدن نیست. از نظر زمین‌شناسی، ذوب شدن خاک منجمد به شکلی بسیار سریع و غیرمنتظره در حال اتفاق افتادن است.

با ذوب شدن و نرم شدن این خاک، در مناطقی مثل دووانی یار، آثار به جامانده از زندگی‌های باستانی و به دنبال آن حجم وسیعی از کربن، پیدا و آزاد می‌شود. کربنی که طی هزاران سال در خاک منجمد، حبس شده است. ورود این گازهای متان و کربن‌دی‌اکسید باعث می‌شود که تغییر اقلیم سرعت بگیرد حتی با وجود تلاش بشر برای جلوگیری از انتشار آلودگی‌های سوخت‌های فسیلی.

متان یکی از گازهای گلخانه‌ای قوی است که از زمین‌های در حال ذوب زیر دریاچه‌ها در منطقه قطب شمال آزاد می‌شود. در فصل زمستان، یخ سطح دریاچه‌ها، این گاز را در خود نگه می‌دارد. در این آبگیر در نزدیکی فربنکس آلاسکا، دانشمندان یخ را سوراخ کرده‌اند و متان در حال آزاد شدن را آتش زده‌اند.

افراد کمی بهتر از زیموف، خطرات ناشی از این پدیده را درک می‌کنند. او از یک ایستگاه تحقیقاتی در یک پایگاه استخراج طلا که حدود سه ساعت با قایق از دووانی یار فاصله دارد، چندین دهه عمر خود را صرف کشف رازهای قطب شمال در حال گرم شدن کرده است.

در این مسیر او تلاش کرده است تا مفاهیم و حقایق متعددی را آشکار کند. از جمله اینکه قطب شمال در زمان عصر یخبندان  پلیستوسن، بیابانی ناگسستنی از یخ بوده و فقط در برخی نقاط آن تکه‌هایی از خاک قابل مشاهده بوده است.

در عوض، وجود مقادیر فراوانی فسیل ماموت و سایر چرندگان بزرگ در دووانی یار و مکان‌های دیگری که زیموف از آنها نام می‌برد مثلا سیبری، آلاسکا و غرب کانادا نشان می‌دهد که این مناطق چمنزارهایی حاصل‌خیز بوده‌اند و از نظر وجود علف‌ها و گیاهان مختلف بسیار غنی بوده‌اند.

بعد از مرگ این حیوانات و گیاهان، سرمای هوا تجزیه آنها را کندتر کرده است. به مرور زمان بر اثر وزش باد، زیر خاک مدفون شده‌اند و در خاک منجمد گیر افتاده‌اند. در نتیجه، خاک منجمد شمالی از نظر وجود کربن بسیار غنی تر از آن چیزی است که دانشمندان فکر می‌کردند.

اکنون، تحقیقات جدید نشان می‌دهد که با گرم شدن زمین، این کربن سریع‌تر آزاد می‌شود. در نتیجه‌ی سرعت غیرمنتظره گرم شدن قطب شمال و حرکت آب ذوب شده در مناطق قطبی، محققان اکنون می‌پندارند که به ازای هر یک درجه سلسیوس افزایش دما در میانگین دمای هوای زمین، خاک منجمد، به اندازه حدود ۴ تا ۶ سال انتشار گازهای گلخانه‌ای و سوختن نفت و زغال‌سنگ در زمین، گاز تولید می‌کند. این مقدار دو یا سه برابر آن چیزی است که چند سال پیش دانشمندان تخمین زده بودند.

در همین چند دهه اگر مصرف سوخت‌های فسیلی خود را کنترل نکنیم، خاک منجمد به اندازه تولید گاز گلخانه‌ای در چین، به منبع بزرگ آلودگی و افزایش دمای هوا تبدیل می‌شود. چین بزرگترین تولیدکننده گازهای گلخانه‌ای در دنیا است.

ما به تنهایی مسئول این مشکل نیستیم. هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم یا به طور خلاصه IPCC که یکی از نهادهای سازمان ملل متحد است، اخیرا خاک منجمد را وارد پروژه‌ها و طرح‌های خود کرده است. هنوز مقدار آسیبی که این پدیده می‌تواند به دنبال داشته باشد، دست کم گرفته می‌شود.

پتانسیل خاک منجمد برای گرم کردن کره زمین توسط خود ما دست کم گرفته شده است. ولی اگر تلاش کنیم تا دمای هوا را دو درجه کاهش دهیم، همانطور که ۱۹۵ کشور دنیا با این پروژه در سال ۲۰۱۵ در پاریس به توافق رسیدند، تحقیقات جدید نشان می‌دهد که ممکن است با این روش بتوانیم تولید گازهای گلخانه‌ای را ۸ سال زودتر از آنچه که مدل‌های IPCC پیش‌بینی کرده‌اند، قطع کنیم تا بتوانیم با ذوب شدن خاک منجمد که در حال وقوع است، مبارزه کنیم.

این احتمالا یکی از کم‌اهمیت‌ترین دلایل ما برای تغییر رویه به سمت استفاده از انرژی‌های پاک است. فرقی نمی‌کند که هدف ما برای مبارزه با گرم‌تر شدن زمین چه باشد، در هر صورت باید سریع‌تر از آنچه که فکر می‌کنیم، حرکت کنیم.

دره رود آلاتنا که در جنوب آلاسکا جریان دارد، به راهرویی برای حیوانات تبدیل شده است که از طریق آن به قطب شمال در حال گرم شدن مهاجرت می‌کنند. تعداد سگ‌های آبی در حال افزایش سریع است.

زیموف در دهه ۱۹۷۰ برای اولین بار به عنوان دانشجوی دانشگاه به این منطقه آمد تا در پروژه نقشه‌برداری یک سفر تحقیقاتی کمک کند. او از همان ابتدا به این منظره، به دورافتاده بودن و انزوای آن علاقه‌مند می‌شود. زمستان‌های تاریک اینجا، فرصتی برای فکر کردن به او می‌داد. او چند سال بعد برگشت و پایگاه علمی شمال شرقی را تحت نظر آکادمی علوم روسیه پایه‌گذاری کرد.

امروزه خودش و پسرش نیکیتا این مجموعه را اداره و مدیریت می‌کنند. این ایستگاه علمی امروزه میزان دانشمندان متخصص قطب شمال است که از سراسر دنیا به اینجا سفر می‌‌کنند.

یک روز در تابستان سال ۲۰۱۸، من و عکاسی به نام کیتی اورلینسکی به زیموف پیوستیم تا امکانات لازم برای یکی از تاسیسات کنترل کربن را که در خلیج آمبارچیک در نزدیکی دهانه رود کلیما در اقاینوس منجمد شمالی قرار دارد ببریم.

پرمافراست، یعنی خاکی که در تمام طول سال منجمد است، با لایه‌های عمیقی از خاک و گیاهان در حال تجزیه پوشیده شده است. این لایه، لایه فعال نام دارد. این خاک معمولا هر تابستان ذوب می‌شود و دوباره در زمستان یخ می‌زند و از لایه خاک منجمد حفاظت می‌کند تا دمای آن بالاتر نرود.

ولی در بهار سال ۲۰۱۸، گروهی که برای نیکیتا کار می کردند، کشف کردند که خاک نزدیک سطح اطراف منطقه چرسکی در جریان شب‌های قطبی طولانی زمستان اصلا یخ نزده بودند. این پدیده تا کنون مشاهده نشده بود. ماه ژانویه در سیبری بسیار سرد است تا جایی که بازدم انسان هم یخ می‌زند.

سرگئی زیموف در این مورد گفت:

«سه سال پیش دمای خاکی که روی پرمافراست قرار داشت حدود منفی ۳ درجه سانتیگراد بود. سپس به منفی دو درجه سانتیگراد رسید. بعد به منفی یک درجه سانتیگراد رسید و امسال دمای آن دو درجه بالای صفر بود.»

از برخی ابعاد، این پدیده باعث شگفتی نیست. پنج سالی که گرم‌ترین سال‌های زمین از اواخر قرن نوزدهم شناخته شده‌اند از سال‌ ۲۰۱۴ شروع می‌شوند. قطب شمال هم با سرعتی دو برابر سایر نقاط که زمین در حال گرم شدن است. یکی از دلایل آن، از دست رفتن یخ‌های دریا است. در سال ۲۰۱۷ توندرا در گرینلند با بدترین آتش‌سوزی شناخته شده در طول تاریخش مواجه شد. رزوهای قبل از اینکه به سیبری برویم، در دماسنج‌های لاکسلو در نروژ در ۳۸۰ کیلومتری مدار شمالگان دمای ثبت شده به ۳۲ درجه سلسیوس رسیده بود.

در نیم‌قرن اخیر دمای خاک منجمد در سراسر دنیا در حال افزایش بوده است. در نورث اسلاپ آلاسکا، در سی سال اخیر این دما ۱۱ درجه افزایش داشته است. ذوب شدن محلی پرمافراست به خصوص در مناطقی که توسعه، سطح زمین را از بین می‌برد و اجازه می‌دهد تا گرما به زمین نفوذ کند باعث فرسایش خطوط ساحلی، جاده‌ها، ترک خوردن لوله‌ها و فروریختن سردخانه‌های یخی شده است؛ جایی که شکارچیان شمالی، گوشت شکار را در آن نگهداری می کنند.

تابستان‌های گرم مدت‌ها است که زندگی ساکنان شمالی زمین را تحت تاثیر قرار داده است.

با این حال آنچه که زیموف در سال ۲۰۱۸ در حال مستندسازی آن بود، پروژه متفاوتی بود. این پروژه فراتر از قطب شمال را در بر می گرفت و آن بررسی ذوب شدن خاک منجمد در زمستان بود. بر خلاف آنچه که ممکن است تصور کنید، بارش برف، مقصر اصلی آن بود. برف در این منطقه مثل یک پتو عمل می‌کند و گرمای تابستانی را در خاک نگه می‌دارد و به دام می‌اندازد.

در یک مرکز تحقیقاتی که ۱۷ کیلومتر تا چرسکی فاصله دارد، دانشمندی به نام ماتیاس گوکد از انستیتوی بیوشیمی مکس پلانک آلمان متوجه شد که عمق برف در مدت پنج سال اخیر، دو برابر شده است. تا آوریل سال ۲۰۱۸، دمای لایه فعال ۱۰ درجه فارنهایت افزایش یافته است.

خاک‌های قدیمی پرمافراست قطبی، بقایای گیاهان، برگ‌ها و حیواناتی را نگه می‌دارد که هزاران سال پیش در عصر یخبندان زندگی می‌کردند. همه این کربن‌ها در مکانی امن در زمین زیر یخ مدفون شده بودند تا همین حالا.

این پدیده فقط به سیبری محدود نمی‌شود. ولادیمیر رومانوسکی، متخصص پرمافراست در دانشگاه فربنکس آلاسکا است. او سال‌ها لایه فعال خاک را بررسی کرده است. این لایه تا اواسط ماه ژانویه به طور کامل در تقریبا ۱۸۰ نقطه از آلاسکا یخ می‌زند.

ولی در مکان‌هایی که با بارش برف سنگین همراه بوده است، این یخ زدن لایه فعال ابتدا به ماه فوریه و سپس  به ماه مارس موکول شده است. در سال ۲۰۱۸ هشت مورد از سایت‌های مورد بررسی رومانوسکی در نزدیکی فربنکس و چند مورد در شبه جزیره سوارد در غرب آلاسکا اصلا یخ نزدند.

در سراسر دنیا، پرمافراست تا ۱۶۰۰ گیگاتون کربن را در خود نگه می‌دارد. این مقدار تقریبا دو برابر آن چیزی است که در اتمسفر وجود دارد. هیچ کس انتظار نداشت که همه خاک منجمد یا بخشی از آن ذوب شود. تا این اواخر که دانشمندان احتمال دادند که پرمافراست ۱۰ درصد از کربن خود را از دست خواهد داد. و احتمال می‌رفت که این فرایند حدود ۸۰ سال طول بکشد.  

ولی وقتی لایه فعال در زمستان دیگر یخ نزند، همه چیز سرعت می‌گیرد. گرمای اضافه شده، فرصتی فراهم می‌کند که میکروب‌ها، متریال‌های ارگانیک را به خاک تبدیل کنند که باعث آزاد شدن کربن دی اکسید و متان می‌شود. این پدیده در تمام طول سال ادامه پیدا می‌کند در حالی که فقط باید در چند ماه تابستان اتفاق بیافتد. گرمای زمستانی هم به خاک منجمد راه پیدا می‌کند و باعث ذوب شدن سریع‌تر آن می‌شود.

رویزین کومان، شیمی‌دان جوی در دانشگاه کلمبیا است که تولید کربن توسط هواپیماها را بررسی می‌‌کند. او می‌گوید: «تمامی تصورات و فرضیه‌های ما در حال تغییر است.»

او به همراه همکارانش کشف کرده است که مقدار کربن‌دی‌اکسید تولید شده از نورث‌اسلاپ آلاسکا در اویل فصل زمستان از سال ۱۹۷۵ تا به حال، ۷۳ درصد افزایش پیدا کرده است.  

کومان در این مورد ادامه می‌دهد:

«ما در تلاش بودیم تا بفهمیم در قطب شمال چه رویدادی در حال وقوع است و بر روزهای گرم تابستان تکیه می‌کردیم. در حالی که همه‌چیز در زمستان و در تاریکی شب اتفاق می‌افتاد.»

البته چند زمستان محدود برفی نمی‌تواند این روند را ایجاد کند. در زمستان سال گذشته، برف کمتری در چرسکی بارید و خاک به شکل قابل توجهی خنک تر شد. در فربنکس هم برف کمی وجود داشت. ولی در برخی از سایت‌های مطالعاتی رومانوسکی در آلاسکا، لایه فعال زمین به اندازه‌ای گرما در خود نگه داشته بود که مانع از یخ زدن کامل آن می‌شد.

مکس هولمز معاون مرکز تحقیقاتی وودز هول در ماساچوست که روی چرخه کربن در آلاسکا و چرسکی تحقیق می‌کند، می‌گوید:

«این پدیده واقعا شگفت‌انگیز است. من همیشه تصور می‌کردم که پدیده ذوب شدن خاک منجمد، آهسته و پیوسته ادامه دارد و احتمالا پنج سال گذشته، یک دوره پنج ساله عجیب و غیرطبیعی باشد. ولی اگر این طور نباشد چه می‌شود؟ چه اتفاقی می‌افتد اگر همه‌چیز سریع‌تر پیش برود؟»