في ممر دريك المضطرب، وجد العلماء نافذة نادرة يغوص فيها الكربون بسرعة في أعماق المحيط

بالنظر عبر المحيط الجنوبي بالقرب من القارة القطبية الجنوبية، أستطيع رؤية الحيتان والطيور البحرية وهي تغوص داخل وخارج الماء وهي تتغذى على الحياة البحرية في المستويات الدنيا من الشبكة الغذائية.توجد في قاعدة هذه الشبكة الغذائية عوالق نباتية صغيرة - وهي طحالب تنمو على سطح المحيط، وتمتص الكربون من الغلاف الجوي من خلال عملية التمثيل الضوئي، تمامًا كما تفعل النباتات على الأرض.

وبسبب صغر حجمها، تقع العوالق النباتية تحت رحمة حركات المحيط الدوامية.كما أنها وفيرة جدًا لدرجة أن الدوامات الخضراء غالبًا ما تكون مرئية من الفضاء.

عادة، تبقى العوالق النباتية بالقرب من سطح المحيط.وقد يغوص بعضها ببطء إلى العمق بسبب الجاذبية.ولكن في ممر دريك المضطرب، وهو عنق الزجاجة الذي يبلغ عرضه 520 ميلا (850 كيلومترا) بين القارة القطبية الجنوبية وأمريكا الجنوبية، يحدث شيء غير عادي، وله تأثير على كيفية قيام المحيطات بإخراج ثاني أكسيد الكربون - المحرك الرئيسي للاحتباس الحراري - من الغلاف الجوي.

ممر دريك

يشتهر ممر دريك ببحاره العنيفة، حيث يمكن أن يصل ارتفاع الأمواج إلى 40 قدمًا (12 مترًا) و تيارات متقاربة قوية, ، وبعضها يتدفق بالسرعة 150 مليون متر مكعب في الثانية.تتصادم هنا المياه الباردة من المحيط الجنوبي والمياه الدافئة من الشمال، وتدوران دوامات قوية وحيوية.

بحث علمي جديد أقوم به كعالم محيطات يُظهر الآن كيف يلعب ممر دريك وبعض المناطق المحددة الأخرى في المحيط الجنوبي دورًا كبيرًا في كيفية احتجاز المحيطات للكربون من الغلاف الجوي.

هذه العملية حاسمة لفهمنا للمناخ.المحيط العالمي عبارة عن خزان ضخم من الكربون، محتفظًا به 50 مرة من الكربون كما الغلاف الجوي.ومع ذلك، فإنه فقط عندما يحمل الماء الكربون يصل إلى أعماق المحيط ويمكن تخزين الكربون لفترات طويلة قد تصل إلى قرون أو آلاف السنين.

وتقع العوالق النباتية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي في قلب هذا التبادل.وفي ممر دريك، وجدت أنا وزملائي أن الجبال الموجودة تحت سطح البحر تثير الأمور.

دور طبقات المحيط

يمكن تصور المحيط على أنه يحتوي على طبقات.ومع الأمواج السطحية والرياح المستمرة، تتحرك الطبقة العليا دائمًا، وتختلط المياه.إنه مثل خلط الحليب في قهوة الصباح.هذا التحريك يمتزج بحرارة الشمس والغازات, مثل ثاني أكسيد الكربون الممتص من الغلاف الجوي.

وتزداد كثافة المياه بشكل عام عندما تصبح المياه أعمق وأبرد وأكثر ملوحة.وهذا يشكل طبقات كثيفة تكون عادةً مسطحة.وبما أن الماء يفضل الحفاظ على كثافته ثابتة، فإنه يتحرك في الغالب أفقيًا ولا يتحرك بسهولة بين السطح وأعماق المحيط.

ولكن على الرغم من هذا الحاجز المادي، فإن اختبارات المياه تظهر أن ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية يشق طريقه إلى أعماق المحيطات.إحدى الطرق هي من خلال الكيمياء:يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء وينتج حمض الكربونيك.الكائنات الحية في المحيط هي شيء آخر.

منظر لممر دريك

لقد أشار علماء المحيطات منذ فترة طويلة إلى شمال المحيط الأطلسي والمحيط الجنوبي كأماكن حيث يتم نقل المياه السطحية إلى العمق, آخذين معهم كميات كبيرة من الكربون.ومع ذلك، فقد أظهر العمل الأخير أن هذه العملية قد تهيمن عليها في الواقع مناطق قليلة فقط - بما في ذلك ممر دريك.

على الرغم من كونها واحدة من أشهر امتدادات المحيط، إلا أن العلماء لم يتمكنوا إلا مؤخرًا من مراقبة هذه النافذة أثناء عملها.

يتم إنشاء التدفق الرئيسي لممر دريك من خلال تأثير الرياح الغربية القوية عبر المحيط الجنوبي.لقد وجد العلماء أن الرياح الغربية تخلق منحدرًا في كثافة المياه، حيث تكون المياه الكثيفة أقل عمقًا بالقرب من القارة القطبية الجنوبية، حيث تغطي المياه الذائبة الباردة السطح، ولكنها تنحدر بشكل أعمق في المحيط شمالًا باتجاه أمريكا الجنوبية.

مع التقدم في روبوتات مستقلة تحت الماء وبالنمذجة الحاسوبية، تمكنا من إظهار كيفية تفاعل تدفق المحيط الجنوبي مع جبل تحت الماء في ممر دريك.هذا التفاعل تحت الماء يخلط المحيط, ، مما يعزز عملية التحريك التي تشبه القهوة.

يوفر التحريك على طول مستويات الكثافة المنحدرة طريقًا للمياه من الطبقة العليا للمحيط للانتقال إلى الأعماق.ويتم حمل العوالق النباتية الموجودة على سطح المحيط مع هذا التحريك، وتنتقل إلى العمق بشكل أسرع بكثير مما قد تفعله عن طريق الغرق بفعل الجاذبية وحدها.

وفي منطقة أقل نشاطًا، تموت هذه العوالق النباتية وتتنفس الكربون الخاص بها مرة أخرى إلى الغلاف الجوي أو تغرق ببطء.ومع ذلك، في ممر دريك، يمكن للعوالق النباتية أن تجرف إلى العمق قبل حدوث ذلك، مما يعني أن الكربون الذي امتصته من الغلاف الجوي يتم عزله في أعماق المحيط.وقد ينفث الكربون المذاب والمخزن في أعماق المحيطات أيضًا في هذه المواقع.

قدر العلماء أن أعمق مياه المحيطات تتفاعل بشكل مباشر مع الغلاف الجوي من خلال حوالي 5% من مساحة سطح المحيط.هذا هو واحد من تلك الأماكن الخاصة.

إن التحقيق في ممر دريك والنوافذ الأوقيانوغرافية الأخرى يسمح للعلم بالوصول إلى فهم أفضل لتغير المناخ وطريقة عمل كوكبنا الأزرق.