تشير أبحاث جديدة إلى أن ارتفاع درجات الحرارة العالمية قد يؤدي بشكل متناقض إلى تبريد شديد بسبب العمليات البيولوجية والمحيطية. قام العلماء بنمذجة كيفية احتجاز الازدهار الطحالبي ودورات المغذيات للكربون وإطلاق عصور جليدية. بينما من غير المحتمل أن يساعد هذا الإفراط في جهود مكافحة المناخ الحالية، إلا أنه يبرز ديناميكيات نظام الأرض المعقدة.
خلال معظم تاريخ الأرض، اعتبر التعرية البطيئة للصخور السيليكاتية الآلية الرئيسية المنظمة لمناخ الكوكب. تمتص مياه الأمطار ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، وتذيب الصخور، وتنقل الكربون والكالسيوم إلى المحيطات، حيث تشكل رواسب طويلة الأمد مثل الحجر الجيري. 'عندما يسخن الكوكب، تتعرّى الصخور بشكل أسرع وتمتص المزيد من ثاني أكسيد الكربون، مما يسمح للأرض بالتبريد مرة أخرى'، يشرح دومينيك هولسه، باحث في MARUM - مركز العلوم البيئية البحرية، جامعة بريمن.
ومع ذلك، لا يمكن لهذا العملية وحدها تفسير الفترات التي تجمدت فيها الأرض تماماً من قطب إلى قطب. يكشف دراسة نُشرت في مجلة Science أن حلقات التغذية الراجعة البيولوجية والمحيطية تلعب دوراً حاسماً. مع ارتفاع درجات الحرارة وزيادة ثاني أكسيد الكربون الجوي، يتدفق المزيد من المغذيات مثل الفوسفور إلى البحار، مما يحفز ازدهار الطحالب. تمتص هذه الطحالب الكربون من خلال التمثيل الضوئي، وعند موتها، تغرق إلى قاع المحيط.
في الظروف الأكثر دفئاً، يؤدي ذلك إلى استنزاف الأكسجين أثناء تحلل الطحالب، مما يسبب إعادة تدوير الفوسفور بدلاً من دفنه في الرواسب. تتضخم هذه التغذية الراجعة: المزيد من المغذيات تغذي المزيد من الطحالب، التي تستهلك المزيد من الأكسجين وتطلق مغذيات إضافية، محاصرة كميات هائلة من الكربون وتبريد الكوكب بشكل دراماتيكي. طور هولسه ومؤلفه المشترك أندي ريدجويل نموذج نظام أرض متقدم يدمج هذه التفاعلات. 'هذا النموذج الأكثر شمولاً لنظام الأرض لا يثبت المناخ تدريجياً دائماً بعد مرحلة الاحترار، بل يمكن أن يعوض بشكل مفرط ويبرد الأرض إلى ما دون درجة حرارتها الأولية -- عملية قد تستغرق مئات الآلاف من السنين، ومع ذلك. في نموذج الحاسوب للدراسة، يمكن أن يثير ذلك عصر جليدي'، يقول هولسه. مع التعرية السيليكاتية وحدها، كان من المستحيل محاكاة مثل هذه المتطرفات.
يشير النموذج إلى أن مستويات أكسجين جوي أقل في الماضي البعيد للأرض كثّفت هذه التغذيات الراجعة، مما دفع عصور جليدية شديدة. اليوم، ستخفف مستويات الأكسجين الأعلى أي إفراط في التبريد المستقبلي الناتج عن الاحترار الناتج عن الإنسان. 'في نهاية المطاف، هل يهم كثيراً إذا كان بداية العصر الجليدي التالي بعد 50 أو 100 أو 200 ألف سنة في المستقبل؟' يسأل ريدجويل. 'نحتاج إلى التركيز الآن على الحد من الاحترار المستمر. أن الأرض ستبرد طبيعياً مرة أخرى لن يحدث بسرعة كافية لمساعدتنا.' البحث، المدعوم من قبل Cluster of Excellence في MARUM، يؤكد دور المحيط في التعافيات المناخية السابقة.