أذهل العلماء عندما يزيل البركان غاز الميثان من الهواء

ربما اكتشف بركان عملاق بطريق الخطأ طريقة جديدة قوية لتدمير غاز الميثان في الغلاف الجوي للأرض.

في يناير 2022، أطلق بركان هونجا تونجا – هونجا هاباي الموجود تحت الماء في جنوب المحيط الهادئ العنان لواحدة من أقوى الثورات المسجلة على الإطلاق في العصر الحديث. لكن العلماء اكتشفوا الآن أن الثوران فعل شيئًا غير متوقع تمامًا: فقد ساعد أيضًا في إزالة بعض تلوث غاز الميثان المنبعث في الغلاف الجوي. ويقول الباحثون إن التأثير المفاجئ يمكن أن يوفر في النهاية أدلة لإبطاء ظاهرة الاحتباس الحراري.

وبعد تحليل بيانات الأقمار الصناعية من العمود البركاني الهائل، اكتشف العلماء كميات كبيرة بشكل غير عادي من الفورمالديهايد في الغلاف الجوي. وكان هذا الاكتشاف مهمًا لأن الفورمالديهايد يتشكل لفترة وجيزة عندما يتحلل الميثان، مما يجعله علامة رئيسية على أن تدمير الميثان كان يحدث على ارتفاعات عالية فوق الأرض.

“عندما قمنا بتحليل صور الأقمار الصناعية، فوجئنا برؤية سحابة ذات تركيز مرتفع قياسي من الفورمالديهايد. تمكنا من تتبع السحابة لمدة 10 أيام، وصولاً إلى أمريكا الجنوبية. ونظرًا لأن الفورمالديهايد موجود لبضع ساعات فقط، فقد أظهر هذا أن السحابة لا بد أنها كانت تدمر غاز الميثان بشكل مستمر لأكثر من أسبوع،” يوضح الدكتور مارتن فان هيربن من Acacia Impact Innovation BV، المؤلف الأول للدراسة، التي نُشرت للتو في اتصالات الطبيعة.

ويضيف: “من المعروف أن البراكين تنبعث منها غاز الميثان أثناء ثورانها، ولكن حتى الآن لم يكن معروفا أن الرماد البركاني قادر أيضا على تنظيف هذا التلوث جزئيا”.

أدى رماد البركان وأشعة الشمس إلى انهيار غاز الميثان

ويعتقد الباحثون أن الثوران أدى إلى تنشيط عملية كيميائية لم يحددها العلماء إلا مؤخرًا في جزء آخر من العالم.

وفي عمل سابق نُشر في عام 2023، وجد الباحثون أن الغبار الذي يهب من الصحراء الكبرى عبر المحيط الأطلسي يمكن أن يتحد مع الملح الناتج عن رذاذ البحر. وتشكل معًا جزيئات صغيرة تُعرف باسم هباء أملاح الحديد. وعندما يضرب ضوء الشمس هذه الجسيمات، يتم إنتاج ذرات الكلور. تتفاعل ذرات الكلور هذه مع الميثان وتساعد على تحلله في الغلاف الجوي. وقد غيّر هذا الاكتشاف فهم العلماء للكيمياء في الغلاف الجوي السفلي.

يقول البروفيسور ماثيو جونسون من قسم الكيمياء في جامعة كوبنهاجن، وأحد الباحثين وراء كلا الاكتشافين: “الأمر الجديد – والمثير للدهشة تمامًا – هو أن نفس الآلية تبدو وكأنها تحدث في عمود بركاني مرتفع في طبقة الستراتوسفير، حيث تكون الظروف الفيزيائية مختلفة تمامًا”.

أدى ثوران بركان تونجا إلى إطلاق كميات هائلة من مياه البحر المالحة في طبقة الستراتوسفير مع الرماد البركاني. ويعتقد العلماء أن تفاعل ضوء الشمس مع هذا الخليط أدى إلى توليد الكلور عالي التفاعل، والذي ساعد بعد ذلك في تدمير غاز الميثان الذي تم إطلاقه أثناء الثوران. قدمت مستويات الفورمالديهايد المرتفعة التي شوهدت في عمليات رصد الأقمار الصناعية دليلاً على أن الميثان يتحلل بشكل نشط.

ويقدر الباحثون أن الثوران أطلق حوالي 300 جيجا جرام من غاز الميثان، وهو ما يعادل تقريبًا انبعاثات الميثان السنوية من أكثر من مليوني بقرة. وفي الوقت نفسه، أزال العمود البركاني ما يقرب من 900 ميغاجرام من غاز الميثان يوميا، وهي كمية مماثلة لانبعاثات الميثان اليومية من مليوني بقرة.

لماذا يهم الميثان لتغير المناخ

ويشكل الميثان حاليا ما يقرب من ثلث ظاهرة الانحباس الحراري العالمي. وعلى مدار 20 عامًا، يحبس الميثان حرارة أكثر بنحو 80 مرة من ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، فإن غاز الميثان لا يبقى في الغلاف الجوي لمدة طويلة تقريبًا مثل ثاني أكسيد الكربون. وعادة ما ينهار في غضون حوالي 10 سنوات.

ولأن غاز الميثان يختفي بسرعة نسبية، فإن خفض التلوث بغاز الميثان الآن قد يؤدي إلى إبطاء ظاهرة الانحباس الحراري خلال العقد المقبل. ويصف بعض العلماء خفض غاز الميثان بأنه “مكابح طارئة” لتغير المناخ – وهو ما يمكن أن يساعد في تقليل مخاطر نقاط التحول المناخية في السنوات المقبلة. ومع ذلك، يؤكد الباحثون أن الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون يظل ضروريا لاستقرار المناخ على المدى الطويل.

الاكتشاف يمكن أن يساعد تقنيات المناخ المستقبلية

ويقول العلماء القائمون على الدراسة إن النتائج التي توصلوا إليها قد تدعم الجهود المبذولة لتطوير تقنيات تسرع عملية إزالة غاز الميثان من الغلاف الجوي، على غرار العملية الطبيعية التي يسببها البركان. ويجري بالفعل استكشاف العديد من الأساليب الممكنة، ولكن هناك عقبة رئيسية تتمثل في إثبات كمية الميثان التي تتم إزالتها بالفعل.

يقول الدكتور خوسيه دي لات من المعهد الملكي الهولندي للأرصاد الجوية، وهو مؤلف رئيسي للدراسة: “كيف تثبت إزالة الميثان من الغلاف الجوي؟ كيف تعرف أن طريقتك ناجحة؟ إنه أمر صعب للغاية. لكننا هنا نعالج هذه المشكلة من خلال إظهار أنه يمكن في الواقع ملاحظة انهيار الميثان باستخدام الأقمار الصناعية”.

اعتمد البحث على جهاز TROPOMI الموجود على متن السفينة وكالة الفضاء الأوروبيةالقمر الصناعي Sentinel-5P التابع لشركة Sentinel-5P، والذي يتتبع الغازات الدفيئة وتلوث الهواء حول العالم يوميًا.

قالت الدكتورة إيزابيل دي سميت، من المعهد الملكي البلجيكي لعلم الفضاء الفضائي: “إن استرجاع الفورمالديهايد من تروبومي في عمود بركاني في الستراتوسفير هو أمر خارج عن ظروف التشغيل القياسية للأداة – كان علينا تصحيح حساسية القمر الصناعي بعناية للارتفاع غير المعتاد للإشارة وحساب التداخل الناتج عن التركيزات العالية لثاني أكسيد الكبريت. كان الحصول على هذه التصحيحات بشكل صحيح ضروريًا للتأكد من أن ما نراه كان حقيقيًا”.

ويقول الباحثون إن هذا الاكتشاف يمكن أن يلهم الحلول الهندسية المستقبلية المصممة لتقليل تلوث غاز الميثان بأمان وفعالية.

ويخلص ماثيو جونسون إلى القول: “إنها فكرة واضحة أن تحاول الصناعة تكرار هذه الظاهرة الطبيعية – ولكن فقط إذا أمكن إثبات أنها آمنة وفعالة. يمكن أن توفر طريقة الأقمار الصناعية لدينا وسيلة للمساعدة في معرفة كيف يمكن للبشر أن يبطئوا ظاهرة الاحتباس الحراري”.

يقول العلماء إن تقديرات غاز الميثان قد تحتاج إلى تحديث

ويقول الباحثون إن النتائج قد تتطلب من العلماء مراجعة ميزانية الميثان العالمية، والتي تقدر كمية الميثان التي تدخل وتخرج الغلاف الجوي للأرض.

يقول ماثيو جونسون: “نحن نعلم الآن أن الغبار الجوي – الناتج عن انفجار بركاني على سبيل المثال – يؤثر على ميزانية الميثان، أي ميزانية كمية الميثان المضافة إلى الغلاف الجوي وكمية إزالتها. ولأن الغبار لم يؤخذ في الاعتبار من قبل، فمن المهم أن نصحح البيانات التي تستند إليها هذه التقديرات”.

المرجع: “القياس الكمي عبر الأقمار الصناعية لأكسدة الميثان المعززة المطبقة على عمود الستراتوسفير بعد ثوران هونجا تونغا-هونغا هاباي” بقلم مارتن إم جيه دبليو فان هيربين، وإيزابيل دي سميت، ودافني ميدان، وألفونسو سايز لوبيز، وماثيو س. جونسون، وتوماس روكمان، وخوسيه دي لات، مايو 2026، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-026-72191-4

ضم فريق البحث مارتن فان هيربن (Acacia Impact Innovation BV، هولندا)؛ إيزابيل دي سميت (المعهد الملكي البلجيكي لعلم الفضاء، بلجيكا)؛ دافني ميدان وألفونسو سايز لوبيز (CSIC، إسبانيا)؛ ماثيو جونسون (جامعة كوبنهاغن، الدنمارك)؛ توماس روكمان (جامعة أوتريخت، هولندا)؛ وخوسيه دي لات (المعهد الملكي الهولندي للأرصاد الجوية، هولندا).

تم دعم البحث من قبل شركة Spark Climate Solutions.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.