قياس الأقمار الصناعية لتوسع أكسدة الميثان المطبقة على الدفق الاستراتوسفيري بعد ثوران هونغا تونغا-هونغا هااپاي

انفجار هائل تحت الماء يحمل دلائل مناخية

في أوائل 2022، أطلق بركان هونغا تونغا–هونغا هااپاي عمودًا ضخمًا إلى ارتفاعات أبعد من السحب، مما جذب الاهتمام لقوته الهائلة. تُظهر هذه الدراسة أن الثوران خلق أيضًا تجربة طبيعية نادرة في الغلاف الجوي، كشفت كيف يُدمر الميثان — وهو غاز دفيئة رئيسي — وكيف يمكن تتبع محاولات مستقبلية لتنقية الميثان من الهواء من الفضاء. من خلال تتبع غاز قصير العمر يسمى الفورمالديهيد في طبقات الجو العليا، كشف المؤلفون عن اندفاع قوي وغير متوقع لتحلل الميثان ومحرك كيميائي مفاجئ وراءه.

لماذا يهم وجود الميثان في الهواء

يحبس الميثان حرارة أكبر بكثير من ثاني أكسيد الكربون على مدى عقود قليلة وهو مسؤول عن نحو نصف درجة مئوية من الاحترار العالمي اليوم. والخبر الجيد أن الميثان لا يدوم طويلًا في الهواء — نحو عشر سنوات تقريبًا — لذا فإن خفض الانبعاثات أو تسريع تدميره الطبيعي قد يبرّد الكوكب خلال عقد. التحدي هو أن بعض مصادر الميثان لا يمكن القضاء عليها، وانبعاثات طبيعية من المستنقعات والمناطق الدافئة في ازدياد. هذا دفع العلماء إلى استكشاف ما إذا كان من الممكن تعزيز إزالة الميثان عمدًا في الهواء الطلق، على سبيل المثال بإضافة مواد كيميائية تسرع تحلله. أي جهد من هذا النوع، مع ذلك، سيتطلب طرقًا موثوقة لإثبات كمية الميثان الإضافية التي يتم تدميرها فعليًا.

استخدام عمود بركاني كحقل اختبار طبيعي

قذف ثوران هونغا تونغا–هونغا هااپاي مواد إلى ارتفاع نحو 55 كيلومترًا، أي إلى غاية الطبقة الستراتوسفيرية — أعلى بكثير من أعمدة البراكين المعتادة. رصدت الأقمار الصناعية بسرعة كميات هائلة من بخار الماء وغازات الكبريت والجسيمات الدقيقة تنتشر حول الكرة الأرضية. ركز المؤلفون على إشارة مختلفة: تراكم غير معتاد للفورمالديهيد عند نحو 30 كيلومترًا ارتفاعًا، أي أبعد من الطبقة التي يوجد فيها هذا الغاز عادة. باستخدام بيانات من جهاز TROPOMI وأقمار صناعية أخرى، أظهروا أن هذا الفورمالديهيد كان مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بسحابة الهباء البركاني واستمر لأكثر من عشرة أيام، رغم أن ضوء الشمس كان يجب أن يدمر أي كتلة مفردة من الفورمالديهيد في غضون ساعات قليلة. والطريقة الوحيدة للحفاظ على مثل هذه المستويات العالية كانت إنتاج فورمالديهيد جديد باستمرار داخل الدفق.

تتبع بصمات تحلل الميثان

الفورمالديهيد هو محفلة قصيرة العمر في سلسلة التفاعلات التي تحول الميثان إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. في المناطق النائية الخالية من التلوث المحلي الشديد أو الحرائق، يأتي معظم الفورمالديهيد تقريبًا من الميثان. من خلال قياس الزيادة في الفورمالديهيد وبسرعة إزالة ضوء الشمس له، تمكن الفريق من حساب سرعة تحلل الميثان في الدفق بالرجوع للخلف. تشير تحليلاتهم إلى نحو 900 طن متري من الميثان المؤكسد يوميًا، مع خسائر محلية ذروية تصل إلى 60 جزءًا في البليون يوميًا — وهي قيمة هائلة مقارنةً بالظروف الاستراتوسفيرية العادية. هذا القدر من التدمير يعني أن الثوران حقن جرعة كبيرة من الميثان عاليًا في الغلاف الجوي وأن محركًا كيميائيًا غير معتاد كان يعمل بقوة لمهاجمته.

محرك كلور خفي في الرماد البركاني

لتفسير الفقد السريع للميثان، فحص الباحثون قياسات فضائية أخرى داخل الدفق، بما في ذلك غازات حاملة للكلور والأوزون. استنتجوا أن تدمير الميثان كان مدفوعًا بدرجة كبيرة بذرات الكلور شديدة التفاعل، بدلاً من الجذور الهيدروكسيلية المعروفة وحدها. مسارات إعادة تدوير الكلور المعروفة والدورات التي تشمل البروم لم تكن قادرة على توليد ما يكفي من الكلور لمطابقة المشاهدات، خاصة على مدى أيام عديدة. بدلاً من ذلك، يقترح المؤلفون أن جسيمات الرماد البركاني الدقيقة المغطاة بالكبريتات وملح البحر والتي تحتوي على الحديد، عملت كمفاعلات كيميائية مجهرية. عند تعرضها لضوء الشمس، يمكن للحديد والكلوريد على هذه الجسيمات أن يولدا اندفاعات من الكلور التفاعلي. تشير حسابات تستخدم كميات معقولة من الحديد ومساحة سطح الجسيمات إلى أن هذه «كيمياء ضوئية الحديد–الكلوريد» قد تكون قادرة بشكل معقول على الحفاظ على إنتاج الكلور المطلوب حتى في طبقات الستراتوسفيرة العالية.

طريقة جديدة لمراقبة إزالة الميثان من الفضاء

بعيدًا عن تفسير عمود بركاني غير اعتيادي، يثبت هذا العمل أداة جديدة لمراقبة سرعة إزالة الميثان من الغلاف الجوي. وبما أن الطريقة تتتبع الفورمالديهيد باستخدام الضوء فوق البنفسجي، فهي تعمل جيدًا فوق المحيطات، حيث ستجري العديد من مخططات إزالة الميثان المقترحة ولكن حيث تكون قياسات الميثان المباشرة من الفضاء صعبة. يظهر المؤلفون أن نهجهم القائم على الفورمالديهيد من الأقمار الصناعية كان حساسًا بما يكفي لاكتشاف خسارة الميثان الناتجة عن هونغا تونغا، رغم أنها كانت أصغر بكثير من بعض التدخلات الهندسية المستقبلية التي يجري مناقشتها. بعبارة بسيطة، تكشف الدراسة عن محرك كيميائي خفي في ثوران مذهل وتقدم وسيلة عملية للتحقق مما إذا كانت جهود المستقبلية لتنقية الميثان من الهواء تعمل فعلاً.

الاستشهاد: van Herpen, M.M., De Smedt, I., Meidan, D. et al. Satellite quantification of enhanced methane oxidation applied to the stratospheric plume following Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption. Nat Commun 17, 3746 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72191-4

الكلمات المفتاحية: الميثان, الانفجار البركاني, ملاحظات الأقمار الصناعية, كيمياء الغلاف الجوي, تخفيف المناخ