میکروب‌های باستانی آلاسکا پس از احیا شروع به تولید دی‌اکسید کربن کردند
پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد میکروب‌هایی که تا ۴۰ هزار سال در خاک منجمد باقی مانده‌اند، ممکن هست در صورت طولانی‌تر شدن تابستان‌های قطب شمال «دوباره فعال شوند» و شروع به تولید گازهای گلخانه‌ای کنند.
مطالعات جدید نشان می‌دهد در شرایط آب‌و‌هوایی آینده، میکروب‌هایی که از زمان آخرین عصر یخبندان (میان ۲٫۶ میلیون تا ۱۱,۷۰۰ سال پیش) در حالت غیرفعال بوده‌اند، ممکن هست در عرض فقط چندین ماه دوباره فعال شوند. چنانچه این اتفاق حتی برای بخشی از سال رخ دهد، امکان داردد چرخه‌ای بازخوردی ایجاد کند که موجب تسریع ذوب خاک منجمد و افزایش گرمایش جهانی شود.
خاک منجمد ترکیبی از خاک، سنگ و یخ هست که دست‌کم به مدت دو سال پیاپی منجمد باقی مانده هست. دوره‌ای از گرمای شدید ممکن هست لایه‌ی سطحی این خاک، موسوم به «لایه‌ی فعال» را ذوب کند، اما میکروب‌های باستانی در عمق‌های پایین‌تر پنهان هستند که تنها در صورت افزایش قابل‌توجه و طولانی‌مدت دما ذوب می‌شوند.
در پژوهش جدید، دانشمندان به آلاسکا سفر کردند. در این سرزمین، خاک منجمد حدود ۸۵ درصد از سطح زمین را دربر دریافت می‌کند. تریستان کارو، نویسنده اصلی و پژوهشگر زیست‌زمین‌شناسی در مؤسسه فناوری کالیفرنیا در بیانیه‌ای بیان کرد: «ممکن هست در تابستان آلاسکا تنها یک روز بسیار گرم داشته باشید، اما آنچه اهمیت بیشتری دارد، طولانی‌تر شدن فصل تابستان هست، به‌گونه‌ای که این دماهای بالا تا فصل‌های پاییز و بهار نیز ادامه پیدا کنند.»
کارو و همکارانش نمونه‌هایی را از تونل پژوهشی خاک منجمد نزدیک فیر بنکس جمع‌آوری کردند. این تونل ۱۵ متر زیر زمین قرار دارد و بیش از ۱۰۷ متر در خاک منجمد امتداد یافته هست و نچندین اوقات به زندگی در دوره‌ی پلیستوسن پایانی (۱۲۹,۰۰۰ تا ۱۱,۷۰۰ سال پیش) ارائه می‌دهد. هدف آن‌ها تعیین نرخ بیداری و رشد میکروب‌هایی قرار دارای بود که در آن دوران زندگی می‌کردند. اما وقتی کارو وارد تونل گردید، متوجه گردید استخوان‌های ماموت‌ها و گاومیش‌ها از دیواره‌های یخ‌زده بیرون زده‌اند. کارو بیان می‌کند: «اولین چیزی که وقتی وارد آنجا می‌شوید به چشم می‌آید، بوی بسیار بد آن هست. برای میکروب‌شناسان، این خبر خوبی هست، چون بوهای عجیب و جالب معمولاً ناشی از فعالیت میکروب‌ها هستند.»
میکروب‌هایی که هزاران سال در خاک منجمد باقی مانده‌اند، ممکن هست با طولانی‌تر شدن تابستان‌های قطب شمال دوباره فعال شوند و گازهای گلخانه‌ای تولید کنند
پژوهشگران در آزمایشگاه، نمونه‌ها را با آبی حاوی اتم‌های هیدروژن سنگین غیرمعمول، معروف به دوتریوم، آغشته کردند. سپس نمونه‌ها را در یخچال‌هایی با دماهای منفی ۴، ۴ و ۱۲ درجه سانتی‌گراد قرار دادند و به‌طور منظم تغییرات فعالیت میکروبی را بررسی کردند. کارو بیان کرد: «هدف ما شبیه‌سازی شرایط تابستان در آلاسکا قرار دارای بود، در آینده‌ای که دماهای بالاتر بتوانند به لایه‌های عمیق‌تر خاک منجمد نفوذ کنند.»
یک ماه پس از آغاز آزمایش، تیم پژوهشی تغییر زیادی مشاهده نکرد و فقط تعداد کمی از میکروب‌ها از خواب طولانی خود بیدار شدند و فقط بین ۰٫۰۰۱ درصد تا ۰٫۰۱ درصد سلول‌ها روزانه با سلول‌های جدید و فعال جایگزین می‌شدند.
با‌این‌حال، در ماه‌های بعد، همه چیز تغییر کرد. دوتریوم موجود در نمونه‌ها به پژوهشگران اجازه داد تا میزان مصرف آب توسط میکروب‌ها برای ساخت غشای چربی اطراف سلول‌هایشان را دنبال کنند. این بررسی نشان داد موجودات باستانی به‌طور ویژه اسیدهای چربی به نام گلیکولیپید تولید می‌کنند، که پژوهشگران معتقدند ممکن هست در فرآیند حفظ در سرما نقش داشته باشد.
شش ماه پس از آغاز آزمایش، میکروب‌هایی که در دمای ۴ و ۱۲ درجه و ۴- درجه سانتی‌گراد نگهداری شده بودند، تغییرات چشمگیری در ساختار جامعه و سطح فعالیت خود نشان دادند. نمونه‌ها تنوع کمتری نسبت به لایه‌های فعال خاک منجمد داشتند، اما میکروب‌ها به اندازه همتایان مدرن خود فعال بودند و حتی ساختارهای لزجی به نام زیست‌لایه تولید کردند که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده قرار دارای بود. کارو بیان کرد: «این نمونه‌ها به هیچ وجه مرده نیستند.»
نتایج پیامدهایی هم برای منطقه قطب شمال و هم برای اقلیم زمین دارند، زیرا میکروب‌های خاک منجمد از مواد آلی تغذیه می‌کنند و آن‌ها را به دی‌اکسید کربن و متان تبدیل می‌کنند. دمای جهانی در قطب شمال سریع‌تر از هر جای دیگری در جهان افزایش می‌یابد و خاک منجمد با سرعت نگران‌کننده و برای مدت زمان طولانی‌تری ذوب خواهد گردید. با طولانی‌تر شدن تابستان‌های قطب شمال و افزایش دما در لایه‌های عمیق‌تر، ممکن هست کلونی‌های میکروب‌های باستانی بیدار شوند و شروع به انتشار کربن کنند.
ذوب خاک منجمد امکان داردد مقادیر عظیمی کربن آزاد کند، چرخه‌ای معیوب ایجاد کند و به تسریع گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی شدیدتر منجر شود
خاک منجمد در مناطق شمالی در‌حال‌حاضر حدود دو برابر کربن موجود در جو زمین را در خود ذخیره کرده هست، بنابراین انتشار گسترده آن امکان داردد سهم قابل‌توجهی در تغییرات اقلیمی داشته باشد. این امر ذوب خاک منجمد را سرعت می‌بخشد و چرخه‌ای معیوب ایجاد انجام می‌دهد: گرمایش بیشتر، ذوب بیشتر و دوباره گرمایش بیشتر.
سباستین کوپف، نویسنده همکار پژوهش و استاد گروه علوم زمین در دانشگاه کلرادو بولدر، در بیانیه‌ای بیان کرد: «این یکی از بزرگ‌ترین مجهولات در واکنش‌های اقلیمی هست. ذوب این همه خاک منجمد که می‌دانیم مقادیر زیادی کربن در آن ذخیره شده هست، چگونه بر اکولوژی این مناطق و سرعت تغییرات اقلیمی تأثیر خواهد گذاشت؟»
پژوهشگران یادآور شدند که مطالعه آن‌ها تنها میکروب‌های باستانی یک منطقه را بررسی کرده هست و میکروب‌های مناطق دیگر ممکن هست واکنش متفاوتی به گرمایش نشان دهند. کارو بیان کرد: «خاک منجمد در جهان بسیار گسترده هست و در آلاسکا، سیبری و دیگر مناطق سرد شمالی وجود دارد. ما تاکنون فقط از بخش کوچکی از آن نمونه‌برداری کرده‌ایم.»
پژوهش در ژورنال Journal of Geophysical Research: Geosciences منتشر شده هست.
ارسال دیدگاه
دیدگاه‌ها