عصور ما قبل التاريخ لتغير المناخ. عندما ينظم الميثان الطقس

الميثان الجوي البدائي

لقد قيل ذلك دائما تغير المناخ إنه شيء حديث نسبيًا بسبب انبعاثات كبيرة من غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي ، مثل الميثان وثاني أكسيد الكربون ، من قبل البشر منذ الثورة الصناعية. ومع ذلك ، ما رأيك إذا أخبرتك أنه على مدار مليارات السنين منذ تشكل الأرض ، كانت هناك تغيرات مناخية أخرى؟

لم يكن الغلاف الجوي للأرض دائمًا كما هو عليه اليوم. لقد كان من خلال أنواع عديدة من التراكيب. ما هي عصور ما قبل التاريخ لتغير المناخ؟

عندما ينظم الميثان الطقس

منذ حوالي 2.300 مليار سنة ، بثت كائنات دقيقة غريبة حياة جديدة في كوكب الأرض "الشاب" آنذاك. إنه يتعلق بالبكتيريا الزرقاء. ملأوا الكوكب بالهواء. ومع ذلك ، يُعتقد أنه قبل هذا الوقت بوقت طويل ، كانت مجموعة أخرى من الكائنات أحادية الخلية تسكن الكوكب ويمكن أن تجعله صالحًا للسكن. نتحدث عن الميثانوجينات.

الميثانوجينات هي كائنات وحيدة الخلية يمكنها البقاء على قيد الحياة فقط في ظل ظروف حيث لا يوجد أكسجين ويقومون بتصنيع الميثان أثناء عملية التمثيل الغذائي كمنتج نفايات. اليوم لا يمكننا العثور على الميثانوجينات إلا في أماكن مثل أمعاء المجترات ، وقاع الرواسب وأماكن أخرى على الكوكب لا يوجد فيها الأكسجين.

الميثان

جزيء الميثان

كما نعلم ، الميثان هو غاز من غازات الدفيئة يحتفظ بسخونة تزيد 23 مرة عن ثاني أكسيد الكربون ، لذلك هناك فرضية أنه خلال أول ملياري سنة من كوكب الأرض ، كانت الميثانوجينات هي السائدة. تسبب الميثان الذي تصنعه هذه الكائنات الحية في ظاهرة الاحتباس الحراري مع تداعيات هائلة على مناخ الكوكب بأكمله.

اليوم ، يستمر الميثان في الغلاف الجوي لمدة 10 سنوات فقط ، بسبب وجود الأكسجين. ومع ذلك ، إذا كان الغلاف الجوي للأرض يفتقر إلى جزيئات الأكسجين ، فيمكن أن يستمر الميثان لنحو 10.000 عام. في ذلك الوقت ، لم يكن ضوء الشمس قوياً كما هو عليه الآن ، لذا فإن كمية الإشعاع التي وصلت إلى سطح الأرض ، وبالتالي أدت إلى تدفئة الكوكب ، كانت أقل بكثير. لهذا السبب ، لزيادة درجة حرارة الكوكب وخلق بيئة صالحة للسكن ، كان الميثان مطلوبًا لاحتجاز الحرارة.

تأثير الاحتباس الحراري في جو بدائي

عندما تشكلت الأرض منذ حوالي 4.600 مليار سنة ، أعطت الشمس لمعانًا يعادل 70٪ مما تفعله اليوم. لهذا السبب ، قبل العصر الجليدي الأول (منذ حوالي 2.300 مليار سنة) كان الغلاف الجوي يعتمد كليًا على تأثير الاحتباس الحراري.

يعتقد المتخصصون في تغير المناخ في الأمونيا كغازات الدفيئة التي احتفظت بالحرارة في الغلاف الجوي البدائي ، لأن هذا غاز دفيئة قوي ومع ذلك ، في حالة عدم وجود الأكسجين في الغلاف الجوي ، فإن الأشعة فوق البنفسجية من الشمس تدمر الأمونيا بسرعة ، مما يجعل الميثان الغاز السائد في ذلك الوقت.

نضيف أيضًا ثاني أكسيد الكربون إلى مساهمة الحرارة في الغلاف الجوي وتأثير الاحتباس الحراري. فى ذلك الوقت، كان تركيزه أقل بكثير، لهذا السبب لا يمكن أن يكون سبب ظاهرة الاحتباس الحراري. ينبعث ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بشكل طبيعي من خلال البراكين.

volcanes

البراكين تطلق ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين

دور الميثان والضباب الذي برد الكوكب

بدأ دور الميثان في تنظيم المناخ البدائي منذ حوالي 3.500 مليار سنة ، عندما صنعت ميثانوجينات غاز الميثان في المحيطات كمنتج نفايات. هذا الغاز يحبس الحرارة من الشمس على مساحة واسعة من الطيف الكهرومغناطيسي. كما سمح بمرور الأشعة فوق البنفسجية ، لذلك من بين هذه العوامل المضافة مع ثاني أكسيد الكربون الموجود ، لقد أبقوا الكوكب في درجة حرارة صالحة للسكن.

نجا الميثانوجينات بشكل أفضل في درجات الحرارة المرتفعة. مع اشتداد درجات الحرارة ، تم تحسين دورة المياه وتآكل الصخور. عملية تآكل الصخور هذه تستخرج ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. كلاهما أصبح تركيز الميثان وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي متساويًا.

محيطات بدائية

تسببت كيمياء الغلاف الجوي في بلمرة جزيئات الميثان (تشكل سلاسل من جزيئات الميثان مرتبطة ببعضها البعض) وتشكل هيدروكربونات معقدة. تتكثف هذه الهيدروكربونات في جزيئات ، على ارتفاعات عالية ، شكلوا ضباب برتقالي.  عوّضت سحابة الغبار العضوي هذه عن تأثير الدفيئة بامتصاص الضوء المرئي من الإشعاع الشمسي الساقط وإعادته إلى الفضاء. وبهذه الطريقة ، قلل من كمية الحرارة التي تصل إلى سطح الكوكب وساهم في تبريد المناخ وإبطاء إنتاج الميثان.

الميثانوجينات المحبة للحرارة

الميثانوجينات المحبة للحرارة هي تلك التي تعيش في نطاقات درجات حرارة عالية إلى حد ما. لهذا السبب ، عندما تم تشكيل ضباب الهيدروكربون ، مع انخفاض درجات الحرارة العالمية وانخفاضها ، لم تستطع الميثانوجينات المحبة للحرارة البقاء على قيد الحياة مثل هذه الظروف. مع مناخ أكثر برودة وتعداد الميثانوجين المحب للحرارة ضار ، تغيرت الظروف على هذا الكوكب.

لا يمكن للغلاف الجوي أن يحافظ على تركيزات الميثان عالية جدًا إلا إذا كان الميثان تم إنشاؤها بسرعات مماثلة للتيار. ومع ذلك ، فإن الميثانوجينات لا تولد الكثير من الميثان كما يفعل البشر في أنشطتنا الصناعية.

الميثانوجينات

الميثانوجينات المحبة للحرارة

تتغذى الميثانوجينات بشكل أساسي على الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون ، مما يولد الميثان كمنتج نفايات. يستهلك البعض الآخر الأسيتات ومركبات أخرى مختلفة من التحلل اللاهوائي للمواد العضوية. لهذا السبب ، اليوم ، الميثانوجينات إنها تنمو فقط في معدة المجترات ، والطمي الذي يكمن وراء غمر حقول الأرز والبيئات الأخرى التي تعاني من نقص الأكسجين. ولكن نظرًا لأن الغلاف الجوي البدائي كان يفتقر إلى الأكسجين ، فقد تم تخزين كل الهيدروجين المنبعث من البراكين في المحيطات وتم استخدامه بواسطة الميثانوجينات ، نظرًا لعدم وجود الأكسجين في متناول اليد لتكوين الماء.

ضباب تأثير "مكافحة الاحتباس الحراري"

بسبب هذه الدورة من ردود الفعل الإيجابية (ارتفاع درجة الحرارة ، والمزيد من الميثان ، والمزيد من الميثان ، والمزيد من الحرارة ، والمزيد من درجة الحرارة ...) أصبح الكوكب مثل الدفيئة الساخنة بحيث الكائنات الحية الدقيقة المحبة للحرارة فقط تمكنت من التكيف مع هذه البيئة الجديدة. ومع ذلك ، كما ذكرت من قبل ، تشكل ضباب من الهيدروكربونات التي حملت الأشعة فوق البنفسجية جعل الطقس باردا. بهذه الطريقة ، توقف إنتاج الميثان وستبدأ درجات الحرارة وتركيب الغلاف الجوي في الاستقرار.

ضباب الهيدروكربونات

إذا قارنا الضباب مع ضباب تيتان ، أكبر قمر صناعي لكوكب زحل ، نرى أيضًا أن لها نفس اللون البرتقالي المميز المقابل للطبقة الكثيفة من جزيئات الهيدروكربون ، والتي تتشكل عندما يتفاعل الميثان مع ضوء الشمس. ومع ذلك ، فإن هذه الطبقة من الهيدروكربونات تجعل سطح تيتان عند -179 درجة مئوية. هذا الغلاف الجوي أبرد من كوكب الأرض في تاريخه بأكمله.

إذا وصلت السحابة الهيدروكربونية للأرض إلى الكثافة التي وصلت إليها سحابة تيتان ، لكانت قد حرفت ما يكفي من ضوء الشمس لمواجهة تأثير غاز الميثان المسببة للاحتباس الحراري. سوف يتجمد سطح الكوكب بأكمله ، وبالتالي قتل جميع الميثانوجينات. الفرق بين تيتان والأرض هو أن قمر زحل هذا لا يحتوي على ثاني أكسيد الكربون ولا ماء ، لذلك يتبخر الميثان بسهولة.

عملاق

تيتان ، أكبر قمر صناعي لكوكب زحل

نهاية عصر الميثان

لم يدم الضباب الناتج عن غاز الميثان إلى الأبد. كانت هناك ثلاثة تجمعات جليدية منذ العصر الأولي ، ويمكن أن يفسر الميثان سبب حدوثها.

يسمى التجلد الأول بالتجلد الهوروني وتحت أقدم الصخور الموجودة تحت رواسبها الجليدية توجد مخلفات من اليورانيت والبيريت ، وهما معدنان يشيران إلى مستوى منخفض جدًا من الأكسجين في الغلاف الجوي. ومع ذلك ، فوق الطبقات الجليدية ، لوحظ وجود حجر رملي محمر يحتوي على الهيماتيت ، وهو معدن يتكون في البيئات الغنية بالأكسجين. كل هذا يشير إلى أن التجلد الهوروني حدث بالضبط عندما بدأت مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي في الارتفاع.

في هذه البيئة الجديدة الغنية بشكل متزايد بالأكسجين والميثانوجينات والكائنات اللاهوائية الأخرى التي سيطرت على الكوكب ، اختفت تدريجياً أو شوهدت محصورة بشكل متزايد في موائل أكثر تقييدًا. في الواقع ، كان من الممكن أن يظل تركيز الميثان كما هو أو أعلى مما هو عليه اليوم ، إذا تم الحفاظ على مستويات الأكسجين أقل.

التجلد

هذا ما يفسر لماذا على الأرض ، خلال عصر البروتيروزويك ، لم تكن هناك تجمعات جليدية لما يقرب من 1.500 مليار سنة، على الرغم من أن الشمس كانت لا تزال ضعيفة جدًا. تم التكهن باحتمالية أن الارتفاع الثاني في أكسجين الغلاف الجوي ، أو في الكبريتات الذائبة ، قد يؤدي أيضًا إلى حدوث نوبات جليدية ، عن طريق تقليل التأثير الوقائي للميثان.

كما ترى ، لم يكن الغلاف الجوي للأرض دائمًا كما هو اليوم. لقد حدث أنه خالي من الأكسجين (الجزيء الذي نحتاجه اليوم للعيش) وحيث ينظم الميثان المناخ ويسيطر على الكوكب. بالإضافة إلى ذلك ، بعد العصور الجليدية ، زاد تركيز الأكسجين حتى يصبح مستقرًا ويساوي المستوى الحالي ، بينما تم تقليل الميثان إلى أماكن أكثر تقييدًا. في الوقت الحالي ، يتزايد تركيز الميثان بسبب الانبعاثات من الأنشطة البشرية ويساهم في تأثير الاحتباس الحراري وتغير المناخ الحالي.


كن أول من يعلق

اترك تعليقك

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها ب *

*

*

  1. المسؤول عن البيانات: ميغيل أنخيل جاتون
  2. الغرض من البيانات: التحكم في الرسائل الاقتحامية ، وإدارة التعليقات.
  3. الشرعية: موافقتك
  4. توصيل البيانات: لن يتم إرسال البيانات إلى أطراف ثالثة إلا بموجب التزام قانوني.
  5. تخزين البيانات: قاعدة البيانات التي تستضيفها شركة Occentus Networks (الاتحاد الأوروبي)
  6. الحقوق: يمكنك في أي وقت تقييد معلوماتك واستعادتها وحذفها.