يعتبر الغلاف الجوي أحد العناصر الأساسية التي تجعل الأرض كوكبًا صالحًا للحياة. للكائنات الحية. يؤثر تركيبه ودرجة حرارته وديناميكيته بشكل مباشر على حياة النظم البيئية وتطورها، بالإضافة إلى حمايتنا من الإشعاع الشمسي والحفاظ على الاستقرار الحراري اللازم لنمو النباتات والحيوانات.
ومع ذلك، فإن استقرار الغلاف الجوي يتغير باستمرار.تُحذّرنا التطورات العلمية الحديثة ودراسات المناخ الدولية من تقلبات محتملة على المديين القصير والطويل، سواءً لأسباب طبيعية أو بفعل التدخل البشري. ويتزايد اهتمام المجتمع العلمي بهذه التغيرات وعواقبها على مستقبل الحياة على الأرض.
كم من الوقت ستبقى الأرض صالحة للسكن؟
على الرغم من أنه قد يبدو أن الأرض ستظل دائمًا عالمًا ترحيبيًا، إلا أن العلماء قاموا بوضع نماذج لتطور جو غني بالأكسجين ويتفقون على أن هذا التوازن له تاريخ انتهاء صلاحية - على الرغم من أنه بعيد جدًا وفقًا للمعايير البشرية. يمثل الأكسجين حاليًا حوالي 21% من الغازات الجوية.، وهي قيمة مثالية لتطور الكائنات الحية المعقدة.
الدراسات التي أجرتها فرق دولية قاموا بمحاكاة تطور الغلاف الجوي، مع مراعاة عوامل مثل شيخوخة الشمس، وانخفاض ثاني أكسيد الكربون، وسلوك المحيط الحيوي. ووفقًا للنتائج، فإن الغلاف الجوي الذي يسمح لنا بالعيش حاليًا قد يظل مستقرًا لمدة تقارب مليار سنة أخرىوبعد تجاوز هذه العتبة، سوف تنخفض مستويات الأكسجين بشكل كبير بسبب الزيادة التدريجية في الطاقة الشمسية وما ينتج عن ذلك من اضطراب في دورة الكربون.
وسيكون هذا الانخفاض في الأكسجين نتيجة، في المقام الأول، للشيخوخة الشمسية.مع ارتفاع درجة حرارة الشمس، سيتحلل ثاني أكسيد الكربون، وستتراجع عملية التمثيل الضوئي، مما يُعيق إنتاج الأكسجين. عندها، سيحظى الكوكب بغلاف جوي يتكون في معظمه من غازات مثل الميثان وثاني أكسيد الكربون، يُذكرنا بالظروف التي كانت سائدة على الأرض في بداياتها قبل أكثر من ملياري سنة.
في ذلك المستقبل الافتراضي، لن تكون الحياة المعقدة قابلة للحياة بعد الآنلكن العلماء يؤكدون أن هذه العملية ستكون بطيئة للغاية، مما يسمح للمحيط الحيوي بالتطور والتكيف تدريجيا على مدى أجيال عديدة.
الغلاف الجوي وتأثير تغير المناخ الحالي
في حين يُنظر إلى مستقبل الغلاف الجوي باعتباره قضية طويلة الأمد، إلا أنه في الوقت الحاضر إن تغير المناخ يغير أنماطه بسرعة غير مسبوقةويقوم المجتمع العلمي الدولي، من خلال مشاريع تضم منظمات مثل وكالة ناسا وجامعة أكسفورد وجامعة يوفيغو، بدراسة تأثير الاحتباس الحراري على الغلاف الجوي العلوي ومدارات الأقمار الصناعية وتراكم الحطام الفضائي.
في السنوات الأخيرة، لقد تم تحطيم أرقام درجات الحرارة القياسية مرارا وتكراراويُهدد شهر يونيو بأن يصبح الشهر الأكثر حرارةً على الإطلاق في شبه الجزيرة الأيبيرية. ويُرجع الخبراء هذا الوضع جزئيًا إلى "ركود الدورة الجوية" أو "الازدحام المروري"، مما يُسهّل استمرار موجات الحر ويُحدّ من وصول الجبهات الباردة، مما يجعل موجات الحر أطول وأكثر شدة.
وتترافق ظاهرة الركود الجوي مع مخاطر إضافية: عواصف أكثر شدة، وتحذيرات من موجات الحر، وانتشار الحشرات، وتزايد خطر حرائق الغاباتعلى الرغم من أن أمطار الربيع الأخيرة قد تُخفف من خطر الحرائق، إلا أن تعاقب فترات الأمطار والدفء قد يُسهم أيضًا في انتشار الآفات والمخاطر الصحية. وتُبقي هيئة الأرصاد الجوية الحكومية تحذيراتها من العواصف في شمال شبه الجزيرة، وتُحذر من احتمال حدوث تقلبات جوية قاسية في مناطق مُختلفة.
أحد أهم المناهج العلمية هو دراسة الغلاف الجوي العلويتشارك فرق إسبانية، مثل الفريق الذي يقوده خوان أنطونيو أنيل من جامعة يوفيغو، في مبادرات دولية لرصد تأثير تغير المناخ على الغلاف الجوي وسلامة الأقمار الصناعية. يُعدّ هذا العمل أساسيًا لفهم كيفية تطور كوكبنا وتوقع سيناريوهات المخاطر المحتملة.
الابتكار للحد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي: مواد التمثيل الضوئي الجديدة
وفي مواجهة التحديات التي يفرضها تغير المناخ على الغلاف الجوي، تقدم الأبحاث في الحلول التكنولوجية للحد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجويقام فريق دولي بقيادة المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ (ETH Zurich) بتطوير مادة "حية" يحبس ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء.
تتكامل هذه المادة المبتكرة البكتيريا الزرقاء الضوئية داخل هيدروجيل قابل للطباعة ثلاثية الأبعاد. بخلاف المواد التقليدية، ينمو هذا المركب ويتصلب بمرور الوقت، مُخزِّنًا الكربون على شكل كتلة حيوية وهيكل معدني ناتج عن النشاط الأيضي للكائنات الدقيقة. والنتيجة هي عملية احتجاز كربون ذات كفاءة مضاعفة، يمكن تطبيقها في تشييد المباني لتقليل بصمتها المناخية.
وفقا للاختبارات المعملية الأولية، يمكن لجرام واحد من المادة أن يلتقط ما يصل إلى 26 مليجرامًا من ثاني أكسيد الكربونيحقق عوائد مماثلة لتلك الناتجة عن بعض العمليات الصناعية المعقدة. كما يمنحه بنيته المسامية خصائص عزل حراري وصوتي، مما قد يُحدث نقلة نوعية في تصميم الواجهات وراحة المباني.
هذا النوع من التطوير يفتح الباب أمام بناء أكثر استدامة وتجديدًا، مع مواد قادرة على الإصلاح الذاتي، والتكيف مع البيئة والمساهمة بشكل فعال في الحد من الغازات المسببة للاحتباس الحراري في الغلاف الجوي.
وقد أظهرت الأبحاث الحديثة أن كلا من التهديدات طويلة الأمد للغلاف الجوي - من الأسباب الطبيعية والبشرية - فضلاً عن الفرص التي يوفرها العلم والتكنولوجيا للحفاظ عليه. ويُصبح الحفاظ على الغلاف الجوي والعناية به أساسياً لضمان بقاء الأجيال القادمة ورفاهيتها.
