انخفاض ثاني أكسيد الكربون الجوي أثناء ثوران البازلت الفيضي في إيميشان

عندما تبرد البراكين الكوكب

يفكر معظمنا في الانفجارات البركانية الهائلة ككوارث تسخّن الكوكب وتضخ كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون (CO2) إلى الجو وتساهم في اندلاع انقراضات جماعية. تبحث هذه الدراسة في حلقة بركانية قديمة من هذا النوع في جنوب غرب الصين وتكشف عن مفاجأة: أثناء أكثر فترات سيلان الحمم شدة، انخفضت فعليًا مستويات CO2 الجوية بشكل حاد. يوفر فهم سبب ذلك منظورًا جديدًا لكيفية تفاعل باطن الأرض، والمناظر السطحية، والمحيطات، والمناخ على مدى ملايين السنين.

ثورة هائلة بإشارة مريبة

قبل نحو 260 مليون سنة، خلال العصر البرمي، انفجرت مقاطعة إيميشان النارية الكبيرة (LIP) وأفرجت عن أحجام هائلة من الحمم على مدى ملايين السنين القليلة. تزامنت هذه الحلقة مع أزمة خطيرة في الحياة البحرية، لا سيما لبنائي الشعاب المرجانية وكائنات المياه الضحلة الأخرى. التصور التقليدي هو أن مثل هذه الانفجارات تطلق كميات هائلة من CO2، فتدفئ الكوكب وتجهد النظم البيئية. ومع ذلك، كانت الأدلة المباشرة على كيفية تغير CO2 الجوي أثناء ثوران إيميشان محدودة، مما ترك أثر المناخ الحقيقي غير مؤكد.

قراءة CO2 القديم من الأحافير الجزيئية

لاستعادة مستويات CO2 السابقة، أخذ الباحثون عينات من صخور بحرية في مقطع شانغسي في جنوب الصين تغطي الفترة قبل وأثناء وبعد ثوران إيميشان. بدلًا من الاعتماد فقط على كيمياء الصخور الإجمالية، ركزوا على أحافير جزيئية صغيرة مشتقة من الكلوروفيل—تحديدًا مركب يُدعى فيتان (phytane). تسجل نسبة الكربون الخفيف إلى الثقيل في الفيتان، مقارنةً بالمعادن الكربوناتية المصاحبة، مدى تمييز الطحالب القديمة ضد الكربون الثقيل أثناء التركيب الضوئي. يزداد هذا التمييز عندما يكون CO2 وفيرًا وينخفض عندما يكون CO2 نادرًا. من خلال معايرة هذه «بصمات» النظائر مع العلاقات الحديثة وأخذ تأثيرات الحرارة والمغذيات في الحسبان، أنتج الفريق منحنىً عالي الدقة لمستويات CO2 الجوي عبر عدة ملايين من السنين.

انخفاض CO2 أثناء ذروة فيضان الحمم

يكشف السجل الناتج عن نمط غير متوقع. في الفترة التي سبقت الانفجارات الرئيسية، توازن CO2 حول نحو 700 جزء في المليون (ppm). بدءًا من نحو 263.5 مليون سنة مضت—تمامًا عندما كانت المقاطعة البركانية تتشكل—انخفض CO2 باستمرار، ليصل إلى قيم تقارب 350 ppm بحلول نهاية مرحلة فيضان البازلت الرئيسية. واللافت أن هذه النقطة المنخفضة تتزامن مع طفرات قوية في الزئبق في الرواسب، وهو دليل مستقل على نشاط بركاني شديد. فقط لاحقًا، خلال انفجارات صخرية سيليسية أصغر لكن أكثر انفجارًا، ارتفع CO2 الجوي مجددًا نحو نحو 1000 ppm قبل أن يهبط إلى نحو 600 ppm بعد تراجع النشاط البركاني. هكذا، تزامنت فترة أعظم إنتاج للحمم مع انخفاض كبير في CO2 الجوي، وهو عكس ما تتوقعه النماذج التقليدية.

صخور قاع البحر المرفوعة إسفنجة عملاقة للـ CO2

لتفسير هذه المفارقة، يبحث المؤلفون تحت الحمم إلى أساسات قشرة إيميشان. قبل بدء الانفجارات الكبرى، صعدت نابضة حرارية ساخنة من أعماق الأرض ودفت القشرة العلوية إلى الأعلى، مكونة قبة واسعة تمتد لمئات الكيلومترات وتصل إلى ارتفاع يصل إلى كيلومتر واحد. كشف هذا الرفع عن طبقات سميكة من الصخور الكربوناتية—حجارة بحرية سابقة من منصة اليانغتسي—لتتعرض للمطر والأنهار والهجوم الكيميائي. ومع تآكل هذه الكربونات، استهلكت CO2 الجوي ونقلته، في شكل مذاب، إلى المحيطات. وتُظهر مؤشرات جيوكيميائية لشدة التآكل، مثل نظائر الليثيوم ومؤشر التغير القائم على الطين، ذروات خلال نفس الفترة التي انخفض فيها CO2، مما يدعم هذا التفسير. وتشير الحسابات إلى أن انجراف الكربونات المرفوعة قد يكون خفض كمية من CO2 تقارن أو تتجاوز غازات الغلاف الجوي بأكمله، حتى بعد احتساب التخفيف الجزئي بواسطة المحيط.

لماذا تصرفت هذه المقاطعة البركانية بشكل مختلف

يبدو أن حمم إيميشان نفسها فقيرة نسبياً في CO2 مقارنةً بالعديد من المقاطعات البركانية الأخرى، مما يعني أن الانفجارات أضافت كميات معتدلة من الغاز إلى الجو. وعلى عكس مصاطب سيبيريا، حيث تسربت الحمم إلى رواسب سميكة غنية بالمادة العضوية وأطلقت أحجامًا هائلة من الكربون نتيجة تسخين تلك الصخور، كانت تغلغلات إيميشان محصورة إلى حد كبير في مستضيفات كربوناتية ومنطقة داخلية محدودة. ونتيجة لذلك، لم تكن القصة الرئيسية هي انبعاثات كبيرة بل تآكل هائل، معززًا بالرفع في حزام استوائي دافئ ممطر وبالتخزين البطيء نسبيًا لموازنات المحيطات البرمية. معًا، سمحت هذه العوامل لقوة امتصاص CO2 للصخور الجيرية المكشوفة حديثًا أن تفوق انبعاثات البراكين لعدة ملايين من السنين.

إعادة التفكير في البراكين والمناخ

لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن الحلقات البركانية العملاقة لا تدفع المناخ دائمًا في نفس الاتجاه. في حالة إيميشان، أعادت الحرارة القادمة من الأعماق تشكيل المناظر بحيث تحولت الصخور المكشوفة مؤقتًا إلى إسفنجة هائلة لثاني أكسيد الكربون، حتى فيما كانت الحمم تغمر السطح. لاحقًا، قلبت أنماط انفجار مختلفة الميزان مرة أخرى نحو إطلاق CO2. تساعد هذه التعقيدات في تفسير لماذا تترافق بعض المناطق النارية الكبيرة مع انقراضات كارثية بينما لا تترافق أخرى، وتؤكد على ضرورة مراعاة السلسلة الكاملة من النابضة المانتلية إلى ارتفاع الجبال والتعرية وكيمياء المحيط والتغير الجوي عند قراءة تاريخ مناخ الأرض في الأزمنة البعيدة.

الاستشهاد: Shen, J., Zhang, Y.G., Yuan, DX. et al. Atmospheric CO₂ drawdown during the Emeishan flood basalt volcanism. Nat Commun 17, 1657 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69600-z

الكلمات المفتاحية: المناخ القديم, مناطق الصخور النارية الكبيرة, ثاني أكسيد الكربون, تآكل الصخور, انقراض جماعي