چرا جنوبگان ظرف آزمایشگاهی زمین است؟

 چرا جنوبگان ظرف آزمایشگاهی زمین است؟
جنوبگان، قاره یخ‌زده‌ای در انتهای جنوبی کره زمین است که میزبان برخی از جالب‌توجه‌ترین مراکز تحقیقات علمی جهان است. در این مراکز طیف وسیعی از مطالعات از مطالعه شهاب‌سنگ‌ها تا عنکبوت‌های دریایی انجام می‌شود.

جنوبگان فقط مقصد نهایی ماجراجویان و محل زندگی پنگوئن‌ها نیست. بلکه این قاره یخ‌زده، خیل عظیمی از دانشمندان سراسر جهان را در خود جای‌داده است. حداقل ۳۰ کشور در جنوبگان ایستگاه‌های تحقیقاتی را راه‌اندازی کرده‌اند و در فصل تابستان جمعیت دانشمندان و کارکنان دیگر این مؤسسات تحقیقاتی به ۴۰۰۰ نفر هم می‌رسد.

مطمئنا، همان‌طور که انتظار می‌رود، بسیاری از این افراد، متخصصان یخ هستند؛ اما تحقیقات بسیاری در زمینه‌های مختلف توسط شیمیدانان، ستاره شناسان، اختر فیزیکدانان و حتی دیرینه شناسان در جنوبگان انجام می‌شود.

برخی از این مطالعات چشم انداز‌های علمی مهمی را آشکار کرده‌اند، از جمله، مطالعه‌ای که روی سوراخ لایه ازون انجام‌شده، سوراخی که در فصل بهار بر فراز قاره جنوبگان ظاهر می‌شود. در سال ۱۹۸۵، دانشمندان مؤسسه قطب شناسی بریتانیا کشف کردند، طی حدود ۳۰، بیش از نیمی از لایه ازون بر روی ایستگاه تحقیقاتی آن‌ها از بین رفته است. لایه ازون نقشی مهمی برای حیات در کره زمین ایفا می‌کند، این لایه با جذب از پرتوهای فرابنفش خورشید، مانع از تابش تشعشات مضر به زمین می‌شود.

مؤسسه قطب شناسی بریتانیا
مؤسسه قطب شناسی بریتانیا

این کشف علمی، باعث شد خیلی از دولت‌ها و دانشمندان سراسر جهان در جنوبگان گرد هم آینده و به دنبال کشف دلیل سوراخ شدن لایه ازون باشند. در همین راستا، معاهده بین‌المللی پروتکل مونترال در سال ۱۹۸۷، توافق‌نامه‌ای بود که دولت‌های جهان برای کاهش آلاینده‌های شیمیایی به امضا رساندند. سال گذشته، تیمی از شیمیدانان جوی اعلام کردند، این معاهده به نتیجه رسیده و سوراخ لایه ازون در حال کوچک شدن است و احتمالا تا سال ۲۰۵۰ به‌کلی ترمیم شود.

دانشمندان می‌گویند، اندازه متوسط سوراخ ازون در ماه سپتامبر۲۰۱۵ نسبت به سال ۲۰۰۰ بیش از  ۴ میلیون کیلومترمربع کوچک‌تر شده است. آن‌ها پیش‌بینی می‌کنند، سوراخ بر فراز قطب جنوب دائما تا سال ۲۰۵۰ کوچک‌تر خواهد شد. این موفقیت درواقع به لطف پروتکل مونترال به دست آمد که استفاده از کلروفلوئوروکربن­ها در ذرات معلق هوا و یخچال را به‌طور کل ممنوع اعلام کرده بود.

سوراخ ازون ابتدا با استفاده از داده‌های زمینی در دهه ۱۹۵۰ کشف شد و در اواسط دهه۱۹۸۰، دانشمندان پس از بررسی قطب جنوب متوجه کاهش یافتن لایه ازون شدند. لایه ازون از آن زمان تاکنون به‌تدریج در حال سوراخ شدن بوده است، اوج این فرایند در سال ۲۰۰۰ میزان ۲۴ میلیون کیلومترمربع بوده، این میزان از ۱۵ سال گذشته به‌جز چند سوراخ که براثر فوران آتش‌فشان‌ها ایجادشده بود، تاکنون ثابت باقی‌مانده بود. مدل‌های جدید دانشمندان نشان داده‌اند، اکثر خوشه‌های اخیر که منجر به تخریب لایه ازون شده بودند، در حال بسته شدن است.

تلسکوپ قطب جنوب
تلسکوپ قطب جنوب

در جنوبگان، دانشمندان دیگری هم حضور دارند که به دنبال درک جهان‌های دیگر هستند. تلسکوپ قطب جنوب که با بودجه بنیاد ملی علوم ایالات‌متحده امریکا راه‌اندازی شده، به دانشمندان کمک می‌کند، به لطف جو پایدار و رقیقی که بر فراز فلات جنوبگان است، دید واضح و شفافی از آسمان داشته باشند.

دانشمندان با این تلسکوپ، موفق به ثبت تصاویری از پس‌زمینه ماکروویو کیهانی شده‌اند، تابش‌هایی که از رویدادی که منجر به تشکیل کیهان شده، باقی‌مانده‌اند. این تابش‌ها، امواج ماکروویو ساطع‌شده در دوران اولیه کیهان، در سن ۳۸۰ هزارسالگی کیهان هستند. دانشمندان امیدوارند، درنهایت با این تلسکوپ موفق به درک مراحل نخستین شکل‌گیری و تکامل کیهان شوند.

رصدخانه نوترینو آیس کیوب (IceCube)، ایستگاه تحقیقاتی دیگری است که در این زمینه فعال است. دانشمندان این رصدخانه به دنبال کشف ذرات بدون جرم بسیار کوچکِ کیهانی هستند که احتمالا در عمق یخ‌های قطب جنوب مدفون‌شده‌اند.

icecube_icl_flags
رصدخانه نوترینو آیس کیوب (IceCube)،

ذرات نوترینو یا به تعبیر دانشمندان، ذرات شبح گون، ذراتی هستند که تقریبا هیچ جرمی ندارند و در سرعتی نزدیک به‌سرعت نور حرکت می‌کنند. نوترینوها در حین تجزیه عناصر رادیواکتیو ایجاد می‌شوند. این ذرات از خورشید و دیگر ستاره‌ها و حتی از بدن انسان به بیرون فوران می‌کنند. همچنین این ذرات می‌توانند بدون کوچک‌ترین مشکلی به‌راحتی از میان حجم انبوهی از ماده عبور کنند. زمانی که نوترینو با مولکول‌های آب موجود در یخ برخورد می‌کند،‌ انفجارهایی پرانرژی از ذرات زیرانمی ایجاد می‌شود که می‌توانند تا وسعت زیادی پراکنده شوند. این ذرات به‌اندازه‌ای سریع حرکت می‌کنند که مقدار ناچیز نوری مخروطی شکل از خود متصاعد می‌کنند. دانشمندان امیدوارند با استفاده از اطلاعات این مرکز بتوانند مسیر حرکت نوترینوها را بازسازی کرده و منبع آن‌ها را شناسایی کنند.

دیگر محققان جنوبگان به‌سادگی به دنبال چیزی هستند که زیر پای خود مشاهده می‌کنند. این محققان به جستجوی سنگ‌ها و بقایای برخوردی (سیارک‌ها، دنباله‌دارها و چیزهای دیگر) هستند که می‌توانند شواهد مستقیمی از سیارات و ماه در اختیار آن‌ها قرار دهند. قاره جنوبگان، مکان محبوبی برای شکار شهاب‌سنگ‌هاست، چراکه شرایط سرد و خشک این قاره، مانع از فرسایش این سنگ‌ها می‌شود.

شبه‌جزیره جنوبگان (آنتارکتیکا)، قاره‌ای است که در اطراف قطب جنوب واقع‌شده است. این قاره سردترین نقطه کره زمین محسوب می‌شود. به دلیل تأثیر جنوبگان بر روی اقلیم زمین، موقعیت منحصربه‌فرد آن در قطب جنوب، منابع عظیم زیست‌محیطی و طبیعی و محیط‌زیست دست‌نخورده‌اش؛ طی ۵۰ سال اخیر، به مقصد علمی جالب‌توجه و ایدئالی برای دانشمندان سراسر جهان تبدیل‌شده است.

.

منبع: csmonitor

 

نوشته  چرا جنوبگان ظرف آزمایشگاهی زمین است؟ اولین بار در تکرا - اخبار روز تکنولوژی پدیدار شد.

دانشمندان روش جدیدی برای کنترل افزایش دمای جهانی و ترمیم لایه ازون پیدا کرده‌اند!

روش جدید دانشمندان برای کنترل افزایش دمای جهانی و ترمیم لایه ازون
معاهده آب و هوایی پاریس، تلاش تاریخی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای بود، اما اکنون دانشمندان می گویند، روش دیگری هم می تواند به کاهش افزایش دمای جهانی و همچنین ترمیم لایه ازون کمک کند.

در فرایندی که به آن ژئو مهندسی خورشیدی می گویند، ذرات انعکاسی می توانند به استراتوسفر زمین فرستاده شوند، اشعه خورشید را به فضا بگردانند و سیاره زمین را خنک تر نگه دارند. در حالی که این ایده ها برای چندین دهه موضوع بحث دانشمندان بوده است، خطرات ناشی از ژئو مهندسی تا حد زیادی کنار زده شده و حال دانشمندان می گویند، روشی برای انجام بی خطر این فرایند یافته اند.

فرایند ژئو مهندسی خورشیدی معمولا به پخش آئروسل های (ذرات معلق در هوا) سولفات (ذرات غنی از گوگرد) در استراتوسفر اشاره دارد. این فرایند به طور طبیعی در خلال انفجارهای آتشفشانی رخ می دهد، جایی که ذرات نور خورشید را انعکاس می دهند و اثر خنک کننده ای را بر روی سیاره می گذارند؛ اما به گفته محققان دانشگاه هاروارد، مشکل آئروسل های سولفات این است که موجب تولید اسید سولفوریک در استراتوسفر جو زمین می شوند، چیزی که به لایه ازون آسیب می رساند.

اما اگر نوع مختلفی از آئروسل استفاده شود که امکان منعکس کردن نور خورشید را بدون هیچ آسیبی به ازون را داشته باشد، چه خواهد شد؟

به گفته فرانک کویچ، دانشمند جوی از دانشکده مدرسه مهندسی و علوم کاربردی جان پالسون دانشگاه هاروارد: “در هر زمانی حتی اگر سطوحی که در ابتدا غیر واکنشی هستند را به استراتوسفر وارد کنید، با وجود تولید اسید سولفوریک منجر به واکنشی می شوند که در نهایت به آسیب رساندن به لایه ازون ختم می شوند. به جای تلاش برای به حداقل رساندن واکنش پذیری آئروسل ها، ما می خواهیم، ماده ای بسیار واکنش پذیر داشته باشیم؛ اما با روشی که از تخریب لایه ازون جلوگیری کند.این روش می تواند به ترمیم لایه ازون منجر شود”

این محققان در جستجو برای ماده ای که قادر به خنثی سازی اسید سولفوریک، نیتریک و اسید هیدروکلریک باشد، به جدول تناوبی رجوع کردند.
محققان تیم هاروارد پس از انجام شبیه سازی های گسترده ای، دریافتند، کلسیت، از ترکیبات تشکیل دهنده سنگ آهک، چیزی است که در جستجویش بوده اند، چرا که این ماده قادر به تبدیل کردن اسیدها به نمک های پایدار است.

ترمیم لایه ازون

کویچ می گوید: “اساسا ما به یک آنتی اسید برای استراتوسفر دست یافتیم.”
این محققان پس از شبیه سازی شرایط استراتوسفر در آزمایشگاه گفتند که این کلسیت قادر به منعکس کردن نور و در عین حال کاهش آسیب به لایه ازون است، همچنین فراوانی این ماده می تواند آن را به منبع قابل دسترسی برای ژئو مهندسی تبدیل کند و این شیوه ای برای ترمیم لایه ازون خواهد بود.

به گفته فیزیکدان کاربردی دیوید کیت: “کلسیت یکی از فراوان ترین ترکیبات موجود در پوسته زمین است. میزانی که می تواند در فرایند ژئو مهندسی خورشیدی مورد استفاده قرار گیرد، در مقابل گرد و غبارهای سطحی میزان ناچیزی محسوب می شود.”

اما با وجود پیشرفت های زیاد در این زمینه، محققان می گویند، باز هم باید تحقیقات بیشتری انجام شود. کیت می گوید: “ساختار شیمیایی استراتوسفر پیچیده است و ما همه چیز را در مورد آن نمی دانیم.”

در واقع با توجه به اینکه کلسیت، اسیدها را خنثی می کند، در هنگام انجام این فرایند، احتمالا باید یک واکنش شیمیایی بزرگ در اتمسفر رخ دهد.
کیت در ادامه گفت: “کلیست ها با اسیدهای قوی موجود در استراتوسفر واکنش نشان می دهند و حاصل آن تولید نمک به صورت باران است، این باعث معکوس شدن روند سوراخ شدن لایه ازون و ترمیم لایه ازون می شود.”

در حالی که این واکنش می تواند برای ترمیم لایه ازون مفید باشد؛ اما هنوز نمی دانیم، باران شور ممکن است، چه اثرات زیست محیطی بر اقیانوس ها، خاک و همچنین نواحی قطبی داشته باشد. کیت می گوید: “قطعا عواقب ناخواسته ای هم وجود خواهد داشت. همچنین هیچ کس حاضر نیست به صورت جدی به دلایل آن بپردازد؛ چرا که این تحقیقات هنوز یک تابو محسوب می شوند.”

دلایل این تابو متنوع هستند، برخی از محققان می گویند که ژئو مهندسی خورشیدی باعث منحرف کردن توجه و منابع به تکنولوژی های پاک، انرژی های تجدید پذیر و دیگر تلاش های معمول برای کاهش انتشار کربن می شود. همچنین خطرات احتمالی انجام یک آزمایش ژئو مهندسی ناکارآمد هم نباید نادیده گرفته شود، این فرایند ممکن است، موجب یک فاجعه زیست محیطی خطرناک نیز بشود.

به همین دلیل محققان می گویند، ما نیاز داریم، تحقیقات لازم در مورد تکنولوژی ژئو مهندسی را ادامه دهیم. کاهش انتشار کربن، بهترین شانس ما برای کاهش خطرات ناشی از تغییرات آب و هوایی در قرن حاضر است؛ اما اگر ذرات انعکاسی هم بتواند به شیوه ای امن در این راه به ما کمک کند، می تواند فرصت بزرگی در اختیار ما قرار دهد.
کیت می گوید: “به نظر من، ژئو مهندسی خورشیدی در این مورد فقط یک مکمل محسوب می شود، در نهایت ما هنوز هم باید انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهیم. اما کاهش انتشار به طور کلی خطر را رفع نمی کند، بلکه باید یک راه حل ترکیبی لحاظ شود.”

مطالعه این محققان در مجموعه مقالات مجله “بین ‌المللی آکادمی ملی علوم (PNAS)“ به چاپ رسیده است.

.

منبع: sciencealert

نوشته دانشمندان روش جدیدی برای کنترل افزایش دمای جهانی و ترمیم لایه ازون پیدا کرده‌اند! اولین بار در تکرا - اخبار روز تکنولوژی پدیدار شد.