لقد أعيد تشكيل الانفجارات البركانية الضخمة أرض ومناخها في عدة نقاط في التاريخ. تشير الأبحاث الجديدة إلى أنه بعد فترة طويلة من توقف هذه الانفجارات السطحية، ثاني أكسيد الكربون ومن الممكن أن يكون (CO2) المذاب في الصهارة تحت الأرض قد هرب ببطء إلى السطح. ربما يكون هذا “الكربون الخفي” قد ساهم في فترات طويلة من الاحترار، وبطء تعافي المناخ، والانقراض الجماعي.
وقال “هناك احتمال لإطلاق هذا الغاز غير مرتبط بطريقة محددة بتوليد تدفق الحمم البركانية”. إيزابيل فيندلي، جيولوجي في جامعة ولاية بنسلفانيا ولم يشارك في الدراسة. وبدون النظر في هذا الإصدار المطول لثاني أكسيد الكربون، “ستكون بعض الطرق التي نفهم بها حاليًا أحداث انبعاث الغاز مفقودة”.
ال البراكين تُعرف المناطق المعنية بالمقاطعات النارية الكبيرة، وهي مناطق كبيرة تتدفق فيها الصهارة إلى السطح. لا توجد مقاطعات نارية كبيرة نشطة اليوم؛ أحدثها، مجموعة بازلت نهر كولومبيا الصغيرة نسبيًا، التي اندلعت منذ حوالي 16 مليون سنة. يمكن لمقاطعة نارية كبيرة أن تقذف ما يقرب من مليون كيلومتر مكعب من الصخور البركانية على مدى مليون سنة.
وقال: “أعتقد أن حجم هذه المقاطعات البركانية يصعب على البشر فهمه”. بن بلاك، المؤلف الرئيسي للدراسة، عالم البراكين في جامعة روتجرز في نيو جيرسي. “نحن نتحدث عن الأحداث البركانية التي يمكن أن تحشد ما يكفي من الصهارة لتغطية الولايات المتحدة القارية بعمق نصف كيلومتر.”
متعلق ب: أكبر 12 ثورانًا بركانيًا في التاريخ المسجل
الصهارة المتغيرة للمناخ
لقد حدث مثل هذا النشاط البركاني الواسع النطاق بالتزامن مع فترات اضطراب المناخ عبر تاريخ الأرض: أطلقت المقاطعات النارية الكبيرة كميات كبيرة من الغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، مما أدى إلى ارتفاع درجات الحرارة. وكانت هذه الأحداث مصحوبة أحيانًا بتغيرات بيولوجية كبيرة.
تزامنت ثورانات الفخاخ السيبيرية قبل 252 مليون سنة مع خسارة هائلة للتنوع البيولوجي، والمعروفة باسم الانقراض الجماعي في نهاية العصر البرمي، أو الموت العظيم. ولكن خلال ذلك الحدث، ظلت درجات الحرارة ومستويات ثاني أكسيد الكربون مرتفعة لنحو 5 ملايين سنة بعد توقف الانفجارات البركانية. افترض العلماء أن فترات الاحترار الطويلة غير المتوقعة التي أعقبت هذا الانفجار وغيره من الثورات البركانية الكبيرة في المقاطعات ترجع إلى ضعف ردود الفعل التجوية السيليكات، وهي دورة تعمل كنوع من منظم الحرارة الطبيعي.
وفي الدراسة الجديدة التي نشرت في علوم الأرض الطبيعيةاقترح بلاك وزملاؤه تفسيرًا آخر، وهو أن الكربون استمر في التسرب من البراكين بعد توقف ثورانها.
باستخدام نموذج رقمي لمحاكاة استجابة المناخ للاضطرابات في دورات الكربون والمغذيات، وجد الباحثون أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن الانفجارات السطحية فقط ليست كافية لتفسير الفترات الدافئة الطويلة. سيتطلب الاحترار الملحوظ استمرار انبعاثات الكربون لفترة طويلة بعد تبريد الصخور البركانية الأحدث.
ولتحديد ما إذا كان إطلاق ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يحدث بعد انتهاء الانفجارات السطحية، قام الباحثون بمحاكاة حركة الصهارة عبر قشرة الأرض مع مرور الوقت لتحديد كيفية تشوه القشرة وتحولها خلال فترات نشاط المقاطعات النارية الكبيرة.
أظهرت عمليات المحاكاة التي أجروها أنه في البداية، يتزايد الضغط في حجرة الصهارة حتى تتشكل شقوق في القشرة، مما يسمح للصهارة بالتسرب إلى سطح الأرض. ولكن مع مرور الوقت، تقوم الصهارة بتسخين القشرة بدرجة كافية بحيث تتدفق الصخور المحيطة بها بسهولة أكبر، مما يجعل من الصعب بناء ضغط كافٍ لثوران سطحي.
ومع ارتفاع الصهارة وتبريدها، يمكن لثاني أكسيد الكربون المذاب الهروب، حتى عندما لا تتمكن الصهارة نفسها من الهروب. وقال المؤلف المشارك في الدراسة إن الغاز المذاب يعمل مثل الفقاعات الموجودة في زجاجة من الصودا تامسين ماثر، عالم البراكين في جامعة أكسفورد.
“عندما يكون لديك الغطاء [the soda bottle]، لا ترى أي فقاعات فيه. قال ماثر: “هذا يشبه الصهارة في العمق. عندما ترفع الغطاء – أو في حالة الصهارة، ترفعه إلى أعماق أكثر ضحالة – يقل الضغط، وتتشكل الفقاعات”. ثم ترتفع تلك الفقاعات المزدهرة إلى السطح، والهروب من خلال الشقوق أو العيوب في القشرة.
ووجد الفريق أن إطلاق ثاني أكسيد الكربون قد يستمر لملايين السنين بعد انتهاء الانفجارات السطحية. يمكن أن يفسر الكربون الخفي الاحترار الممتد الذي لوحظ بعد انحسار الانفجارات البركانية الكبيرة وربما أثر على الانتعاش البيولوجي في أعقاب أحداث مثل الانقراض الجماعي في نهاية العصر البرمي.
وقال بلاك: “أعتقد أن هناك بعض الأسئلة المهمة والمثيرة للاهتمام حقًا فيما يتعلق بكيفية حدوث التعافي بعد تلك الانقراضات الجماعية أو الاضطرابات المناخية، والدور الذي تلعبه عمليات الأرض الصلبة والآثار المترتبة على الحياة الجديدة التي تأتي بعد الاضطراب”.
ويمكن أن تساعد النتائج العلماء أيضًا في التعرف على تأثيرات ارتفاع درجات الحرارة في الوقت الحاضر. وقال ماذر: “تعد المقاطعات النارية الكبيرة واحدة من أفضل نظائرها لتدفقات انبعاثات الكربون على نطاق تدفقات انبعاثات الكربون البشرية، لكنها لا تزال لا تنبعث منها الكربون بالسرعة التي نشهدها الآن”. وأضافت أن فهم كيفية تعافي الكوكب بعد اضطراب مفاجئ مماثل يمكن أن يساعد في فهم التأثيرات المحتملة للانبعاثات البشرية.
تم نشر هذه المقالة في الأصل على Eos.org. اقرأ المادة الأصلية.
