باحثون يطورون نموذجا لتتبع كربون المحيطات من الفضاء

تلعب المحيطات دورا كبيرا في دورة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، ويُعد تحديد كمية الكربون المحبوسة فيه أمرا بالغ الأهمية لفهم تغير مناخ الأرض. ومع ذلك، فإن قياس ومراقبة العمليات المحيطية على نطاق واسع يمثل تحديا للعلماء.
وطور باحثو معهد أبحاث المحيطات والغلاف الجوي (MBARI) وعلماء من جامعة ولاية فلوريدا طريقة جديدة لتحليل بيانات الأقمار الصناعية للتنبؤ بشكل أفضل بكميات الكربون نشرت في مجلة "رسائل البحوث الجيوفيزيائية" (Geophysical Research Letters).
واعتمد الباحثون على مجموعة من التقنيات المتقدمة في موقع أبحاث قبالة سواحل وسط كاليفورنيا، لمراقبة قاع البحر العميق. وقد ساعدت البيانات الوفيرة من هذا المرصد طويل الأمد الباحثين على فهم كيفية انتقال الكربون من السطح إلى أعماق البحار.
ويمكن لتيارات المحيطات أن تحمل العوالق النباتية مئات الكيلومترات بعيدا عن الشاطئ، وتستهلك الكائنات البحرية تلك العوالق ناقلة الكربون عبر الشبكة الغذائية كغذاء ونفايات.
وإلى القعر تهوي العوالق النباتية الميتة والنفايات الغنية بالكربون في الأعماق، كجزء من مضخة بيولوجية قادرة على حبس الكربون في أعماق البحار لآلاف السنين.
واعتمد الفريق نموذجا مستمدا من الأقمار الصناعية، يرسم خريطة لتعاقب العوالق وانبعاثها إلى الدورة المحيطية السطحية بعد ارتفاع مياه المحيطات الساحلية، وصُمم النموذج في البداية لتتبع البؤر الحيوية الساخنة حيث تتجمع الكائنات البحرية.
وبدلا من الاعتماد على بيانات لون المحيط لتقدير انبعاثات الكربون، يُدمج هذا النهج الجديد دور العوالق الحيوانية، ودرجة ازدهارها بفعل التيارات المحيطية. وقد حققت هذه الطريقة أداء جيدا كنماذج تعتمد على لون المحيط أو الرصد طويل الأمد للكربون المتساقط على قاع البحر العميق.
ويُظهر نجاح هذا الطريقة إمكانية تمثيل تصدير الكربون تمثيلا جيدا من الفضاء دون الحاجة إلى لون المحيط، وذلك باستخدام نموذج العوالق ومسارات التيارات المحيطية الملتقطة بالأقمار الصناعية.
وتُقدم هذه النتائج رؤى جديدة عن العوامل التي تتحكم في تصدير الكربون، وكيفية تمثيله من الفضاء، وأنماطه المكانية والزمانية في منطقة محيطية خصبة.
وتؤثر شبكة معقدة من العوامل الفيزيائية والبيولوجية على دورة الكربون في المحيطات. ويُظهر استخدام بيانات الأقمار الصناعية عن الرياح والتيارات إمكانات واعدة لتقدير انبعاثات الكربون في المحيطات، مما يوفر منظورا مكملا للنماذج التي تستخدم لون المحيط المرئي من الفضاء.
ويعتبر المحيط وكائناته الحية جزءا أساسيا من دورة الكربون على الأرض. إذ يذوب ثاني أكسيد الكربون في المحيط، وتحوله الكائنات البحرية إلى مواد عضوية تغوص لاحقا في الأعماق، ويمكن لذلك أن يحبس الكربون من الغلاف الجوي في أعماق المحيط، وهي عملية تُعرف باسم "تصدير الكربون".
وتُحوّل العوالق النباتية الدقيقة الشبيهة بالنباتات في المياه السطحية للمحيط ثاني أكسيد الكربون إلى كربون عضوي عبر عملية التمثيل الضوئي. ويمكن للعلماء استخدام بيانات ألوان المحيطات الملتقطة عبر الأقمار الصناعية لتقدير إنتاجية العوالق النباتية.
وبما أن القياسات المباشرة لانبعاثات الكربون نادرة، لذا اضطر العلماء إلى الاعتماد على النماذج وبيانات الأقمار الصناعية لفهم الأنماط واسعة النطاق في العلاقة بين المحيط والكربون.
وقالت مونيك ميسي، كبيرة الباحثين وقائدة فريق تكامل البيانات وعلم المحيطات متعدد التخصصات في معهد أبحاث المحيطات في ماريلاند: "نحن بحاجة ماسة إلى أدوات لرصد العلاقة بين المحيط والكربون على نطاق عالمي. وبالاستفادة من مجموعات متنوعة من البيانات، حددنا مسارا جديدا للمضي قدما لتحسين تقديرات انبعاثات الكربون من الفضاء".
وتعتبر المحيطات "رئة الكوكب"، إذ تنتج 50% من الأكسجين الذي نحتاجه، وتمتص 25% من جميع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وتلتقط 90% من الحرارة الإضافية الناتجة عن هذه الانبعاثات، وهي بذلك تعد حاجز ا حيويا ضد آثار تغير المناخ.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

الجزيرة

منذ ساعة واحدة

• الجزيرة

خسائر قياسية للغابات الاستوائية في عام 2024

تبرز صور وتحليلات جديدة للأقمار الصناعية أن الغابات الاستوائية في العالم التي توفر حاجزا أساسيا ضد تغير المناخ اختفت بشكل أسرع من أي وقت مضى في العام الماضي، جراء عمليات الإزالة المتعمدة وخصوصا الحرائق. وقدر الباحثون بناء على التحليلات أن 67 ألف كيلومتر مربع من هذه الغابات القديمة البكر قد فقدت في عام 2024، وهي مساحة تعادل تقريبا مساحة جمهورية أيرلندا، أو 18 ملعب كرة قدم في الدقيقة. وكانت الحرائق لأول مرة هي السبب الرئيسي في فقدان الغابات، متجاوزة عمليات إزالة الأراضي الزراعية، حيث عانت غابات الأمازون بشكل خاص من الحرائق وسط الجفاف القياسي. وتُخزّن الغابات المطيرة الاستوائية مئات مليارات الأطنان من الكربون في التربة وجذوع الأشجار. لكن هذا الرقم القياسي العالمي الجديد يثير المزيد من التساؤلات عن قدرتها على الصمود في ظل ارتفاع درجة حرارة كوكبنا. يشعر العديد من الباحثين بالقلق من أن بعض الغابات المطيرة والاستوائية، مثل أجزاء من الأمازون، ربما تقترب من "نقطة التحول" التي قد تتدهور بعدها بشكل لا رجعة فيه. وقال البروفيسور ماثيو هانسن، المدير المشارك لمختبر "غلاد" (GLAD) في جامعة ميريلاند، الذي أتاح البيانات: "أعتقد أن فكرة نقطة التحول أصبحت صحيحة بشكل متزايد". ووصف النتائج الجديدة بأنها "مخيفة"، محذرا من احتمال تحول الغابات المطيرة إلى "سافانا"، حيث تموت الغابات الاستوائية القديمة، وتتحول بشكل دائم إلى السافانا (سهول عشبية وأشجار متناثرة). إعلان وكانت تقارير مماثلة قد أصدرت تحذيرا من احتمال تدهور كبير لغابات الأمازون إذا تجاوزت ظاهرة الاحتباس الحراري الهدف الدولي البالغ 1.5 درجة مئوية، وهو ما سيؤدي إلى تهديد مجموعة متنوعة من الحياة البرية التي تعيش في هذه الموائل الأكثر تنوعا بيولوجيا، ويجلب عواقب وخيمة على المناخ العالمي. وتقدم منطقة الأمازون خدمة جليلة للبشرية، إذ كانت تمتص كميات من ثاني أكسيد الكربون المسبب للاحتباس الحراري أكبر من تلك التي تطلقها، لكن حرق هذه الغابات يؤدي إلى انبعاث كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون، مما يزيد من ظاهرة الاحتباس الحراري بدلا من الحد منها. وفي عامي 2023 و2024، شهدت منطقة الأمازون أسوأ موجة جفاف على الإطلاق، بسبب تغير المناخ وارتفاع درجات الحرارة، وذلك ما وفر الظروف المثالية لانتشار الحرائق خارج نطاق السيطرة، وكانت البرازيل وبوليفيا الأكثر تضررا. بين الحرائق والإزالة وتشير التقارير إلى أنه يتم إشعال العديد من الحرائق عمدا لإخلاء الأراضي للزراعة، خاصة فول الصويا، وتربية الماشية، مما يجعل من الصعب الفصل بين الاثنين. وقال رود تايلور من معهد الموارد العالمية في الولايات المتحدة، والذي شارك في التقرير، "أعتقد أننا في مرحلة جديدة، إذ لم تعد إزالة الغابات من أجل الزراعة هي المحرك الرئيسي فقط، فقد أصبحت الحرائق أكثر كثافة وأكثر شراسة مما كانت عليه في أي وقت مضى". ويقدر الباحثون أن الخسارة القياسية للغابات الاستوائية القديمة (الأساسية) في العالم أطلقت 3.1 مليارات طن من الغازات المسببة للاحتباس الحراري، وهو ما يعادل تقريبا انبعاثات الاتحاد الأوروبي. وبعكس غابات الأمازون، خالفت بلدان جنوب شرق آسيا هذا الاتجاه العالمي، حيث انخفضت مساحة الغابات الأولية المفقودة في إندونيسيا بنسبة 11% مقارنة بعام 2023، على سبيل المثال، رغم ظروف الجفاف. إعلان وجاء ذلك نتيجة لجهود متضافرة بذلتها الحكومات والمجتمعات المحلية للعمل معا لتطبيق قوانين "عدم الحرق"، وفقا لإليزابيث غولدمان، المديرة المشاركة لمشروع مراقبة الغابات العالمية في المعهد العالمي للموارد. ويرى غابرييل لاباتي، رئيس التخفيف من آثار تغير المناخ في برنامج الأمم المتحدة للغابات (UNREDD)، أن "الإرادة السياسية هي عامل رئيسي للنجاح، ومن المستحيل تحقيق النجاح بخلاف ذلك". وكانت بلدان أخرى، منها البرازيل، قد حققت نجاحا في الماضي باتباع نهج مماثل، ولكنها بدأت تشهد زيادة في الخسائر مرة أخرى في عام 2014 بعد تغيير في السياسات الحكومية. ويرى الباحثون أن قمة المناخ للأمم المتحدة "كوب 30" (COP30) التي تستضيفها منطقة الأمازون هذا العام ستكون حاسمة لتبادل خطط حماية الغابات وتعزيزها، وقد تطرح فيها مقترحات بمكافأة الدول التي تحافظ على الغابات الاستوائية من خلال دفع مبالغ مالية.

الجزيرة

منذ 4 ساعات

• الجزيرة

الأجساد الحية "تتوهج" بضوء خافت يختفي حين تموت

عرف العلماء منذ عقود أن الكائنات الحية تصدر ضوءا خافتا للغاية، يعرف علميا بـ"الانبعاث الفوتوني الضعيف جدا"، وهو ضعيف لدرجة أنه يكاد يكون غير قابل للرصد بأجهزة القياس المعروفة. وفي دراسة سابقة أجريت عام 2009، ونشرت بدورية "بلوس وان"، توصل باحثون من معهد توهوكو للتكنولوجيا باليابان إلى أن البشر أنفسهم يتمتعون بهذا الانبعاث الضوئي، وكتب مؤلفو الدراسة آنذاك: "يتوهج جسم الإنسان حرفيا، لكن شدة الضوء المنبعث من الجسم أقل بألف مرة من حساسية أعيننا المجردة". لكن هذا الضوء سواء الصادر من الإنسان أو الكائنات الحية الأخرى بقي لغزا، وبشكل خاص أرادوا معرفة هل يمكن لهذا الضوء أن يكشف لنا عن الصحة والمرض، أو حتى الحياة والموت؟ وهل يمكن أن نصنع منه أداة طبية غير جراحية ترصد ما تعجز عنه أعيننا؟ تجربة الفأر الحي والميت في بيئة مظلمة تماما، وداخل حجرة محكمة تمنع تسرب أي شعاع، وضع الباحثون من جامعة كالغاري الكندية فأرا صغيرا تحت عدسة كاميرا شديدة الحساسية. ما ظهر على الشاشة كان مذهلا، وهو بقع من الضوء الخافت تتلألأ من جسمه، كأن الحياة نفسها تشع، لكن عندما توقف قلب الفأر، وتم تعريض جسده لنفس الظروف، اختفى الضوء تقريبا. كان الجسم في التجربتين بنفس درجة الحرارة، لكن الفارق الوحيد، أن الحياة قد غادرته. إعلان هذا المشهد لم يكن مجرد لحظة مثيرة، بل كان أحد الأدلة الحية والمهمة التي قدموها في دراسة نشرت قبل أيام بدورية"جورنال أوف فيزيكال كمستري ليترز"، على أن" الانبعاث الفوتوني الضعيف جدا"، يرتبط ارتباطا وثيقا بالحياة. النباتات تتألم وتضيء لم يكتف الباحثون بتجربة الفئران، ففي تجارب أخرى، عرضوا أوراق النباتات لتغيرات في درجة الحرارة، وأخرى لجرح مباشر أو مواد كيميائية. والنتيجة زاد انبعاث الضوء في المناطق المصابة، حتى قبل أن تظهر أي علامات مرئية، وكانت النباتات "تضيء" استجابة للضغط أو الإصابة، وكأنها تصدر صرخة صامتة من الضوء، لا تسمعها الأذن، ولا تراها العين المجردة. ما ينتجه هذا الضوء الخافت داخل أجسام الكائنات الحية، كما كشف الباحثون في دراستهم، كان سلسلة من التفاعلات الكيميائية الحيوية. وأوضحت الدراسة، أنه "في قلب كل خلية، تولد عملية التمثيل الغذائي جزيئات نشطة تسمى الجذور الحرة، وهذه الجزيئات، حين تتزايد تحت الضغط أو الإصابة، تحدث اضطرابات صغيرة في الإلكترونات، تؤدي إلى إطلاق فوتونات، أي جزيئات من الضوء، وهنا يكمن السر، فكلما زاد التوتر داخل الجسم، زاد هذا الضوء الخافت، ليكون بمثابة مؤشر حيوي على ما يحدث في الداخل". وبعيدا عن الجانب المثير لهذا الاكتشاف، فإن الدراسة تعد بأن نتائجها ستكون لها تطبيقات طبية واعدة، إذ يمكن أن تحفز نتائجهم تطبيق التصوير بالموجات فوق الصوتية كتقنية غير جراحية لكل من البحث البيولوجي الأساسي والتشخيص السريري لاكتشاف الإجهاد الخلوي مبكرا، وتقييم إصابات الأنسجة بدقة، وربما لرصد علامات المرض قبل ظهورها خارجيا.

الجزيرة

منذ يوم واحد

• الجزيرة

نبضات غامضة من نجم يشبه الشمس.. هل هي إشارة من حضارة فضائية؟

قبل أكثر من 60 عاما، بدأت الجذور العلمية الجادة للبحث عن حياة ذكية خارج كوكب الأرض عبر مشروع"أوزما"، الذي أسسه عالم الفلك الشهير فرانك درايك. كان الهدف من المشروع هو رصد إشارات راديوية مستمرة أو ذات ترددات محددة قد تشير إلى وجود حضارات فضائية متقدمة، فقد افترض درايك أن مثل هذه الحضارات قد تستخدم موجات الراديو لتبادل المعلومات، لذا تم استخدام التلسكوب لرصد الإشارات القادمة من نجوم شبيهة بالشمس. ورغم أن مشروع "أوزما" لم يُسفر عن رصد إشارات مؤكدة من حضارات ذكية، إلا أنه وضع الأسس لتقنيات البحث الحديثة التي لا تزال تتطور حتى يومنا هذا. من الراديو إلى الضوء اليوم، وبعد عقود من التطور التقني، يعلن عالم ناسا المخضرم ريتشارد ستانتون عن اكتشاف مثير باستخدام تقنية أكثر حداثة تعرف بـ"رصد النبضات الضوئية السريعة"، فبدلا من البحث عن موجات الراديو، ركزت هذه التقنية على التقاط ومضات ليزرية فائقة السرعة قد تمثل إشارات من حضارات متقدمة. وبفضل هذه التقنية، تمكن ستانتون من رصد نبضات ضوئية غامضة من نجمين قريبين نسبيا، مشيرا إلى أن هذه النبضات ربما تكون وسيلة أكثر فاعلية ودقة للتواصل بين الحضارات الذكية، ما أعاد فتح الباب أمام فرضية وجود إشارات فضائية من حضارات متقدمة. وفي دراسة حديثة نشرت في دورية"أكتا أسترونوتيكا"، وصف ستانتون تفاصيل اكتشافه، الذي جاء نتيجة مسح طويل شمل أكثر من 1300 نجم شبيه بالشمس باستخدام تقنية رصد النبضات الضوئية. وكانت النتيجة اللافتة هي رصد نبضتين ضوئيتين متطابقتين بفاصل زمني 4.4 ثوان صدرتا من النجم " إتش دي 89389″، الذي يقع على بعد نحو 100 سنة ضوئية في كوكبة الدب الأكبر. 4 ألغاز محيرة ما جعل هذه النبضات لغزا علميا محيرا هو مجموعة من الخصائص الفريدة التي يصعب تفسيرها: أولا: تغير سطوع النجم بسرعة مذهلة، إذ يزداد بشكل مفاجئ، ثم يخفت إشعاعه، ثم يعود إلى حالته الطبيعية، كل ذلك خلال 0.2 ثانية فقط، وهذا التغير السريع جدا يستحيل أن يكون نتيجة ضوضاء عشوائية أو اضطرابات جوية، وقد تساءل الباحثون: "كيف يمكن لنجم يبلغ قطره أكثر من مليون كيلومتر أن يختفي جزئيا خلال عشر الثانية؟". ثانيا: تكرار نبضتين متطابقتين، ففي 3 مناسبات منفصلة، تم رصد نبضتين متشابهتين للغاية يفصل بينهما فاصل زمني يتراوح بين 1.2 إلى 4.4 ثانية، والأغرب أن مثل هذه النبضات لم ترصد إطلاقا خلال أكثر من 1500 ساعة من الرصد لنجوم شبيهة. ثالثا: تطابق البنية الدقيقة، فتفاصيل النبضة الأولى تكررت بشكل شبه مطابق في النبضة الثانية، في نمط يصعب تفسيره من خلال أي آلية طبيعية معروفة. رابعا: لا يوجد أثر لأجسام متحركة، فباستخدام أجهزة تصوير واستشعار دقيقة، لم يتم رصد أي أقمار صناعية، طائرات، شهب أو حتى طيور في الخلفية يمكن أن تفسر هذه الومضات، وهذا يُسقط معظم الفرضيات الاعتيادية. ولم يتوقف ستانتون عند الاكتشاف الجديد، بل عاد إلى تحليل بيانات أرشيفية، ووجد إشارتين ضوئيتين مماثلتين من نجم آخر شبيه بالشمس هو "إتش دي 217014″، والمعروف أيضا باسم " 51 بيغاسي"، وهذا النجم مشهور بكونه أول نجم اكتشف يدور حوله كوكب خارج المجموعة الشمسية، وذلك عام 1995. والغريب أن هذه النبضات رصدت سابقا، لكن تم رفضها آنذاك باعتبارها ناتجة عن مرور طيور أمام التلسكوب، أما الآن، فتحليل ستانتون الحديث استبعد هذه الفرضية تماما، ما يزيد من احتمال أن ما رصد قد يكون بالفعل ظاهرة غير مفهومة حتى الآن. فرضيات متعددة وفي دراسته، استعرض ستانتون عددا من الفرضيات البديلة، مثل "تأثيرات الغلاف الجوي للأرض"، "انكسار الضوء بسبب أجسام داخل النظام الشمسي"، "موجات الجاذبية"، و"ظواهر طبيعية غير معروفة"، لكن أيا من هذه الفرضيات لم يتمكن من تفسير الظاهرة بالكامل. أما الاحتمال الأكثر إثارة للجدل، فهو أن هذه النبضات قد تكون إشارات من حضارة فضائية ذكية، خاصة أن مصدر التذبذب يبدو قريبا نسبيا من الأرض، وربما داخل نظامنا الشمسي ذاته. وبناء على ما توصل إليه، دعا ستانتون إلى توسيع نطاق البحث باستخدام شبكة من التلسكوبات المتزامنة موزعة على مسافات كبيرة، وسيساعد ذلك في تحديد اتجاه النبضات، وسرعتها، وحجمها، وبعدها بدقة. ويؤمن ستانتون أن هذه الخطوة قد تكون نقطة تحول في تاريخ البحث عن الحياة الذكية خارج كوكب الأرض.