تشكّل آثار الطائرات المكثّفة عند مستويات انبعاث أسود منخفضة

لماذا تهمّ الخطوط التي تتركها الطائرات

عندما تنظر إلى السماء وترى طائرة نفاثة تقطع شريطًا أبيض لامعًا عبرها، فأنت ترى أيضًا أحد أكبر مساهمات الطيران غير المرتبطة بالكربون في تغيير المناخ. هذه الخطوط، المسماة آثار المكثّات (contrails)، يمكن أن تنتشر على شكل طبقات رقيقة من السحب تحاصر الحرارة في الغلاف الجوي. راهنت شركات الطيران ومصنّعو المحركات على أن المحركات الجديدة ذات الاحتراق الأنظف والتي تُصدر بُرزًا (سُوَادًا) أقل بكثير ستُنتج أيضًا آثارًا أقل بكثير. تفحصت هذه الدراسة تلك الفرضية في ظروف العالم الحقيقي—ووجدت أن الأمور ليست ببساطة ذلك.

محركات جديدة، سحب غير متوقعة

تتبّع الباحثون طائرة إيرباص A321neo مزودة بمحركات نفاثة حديثة من نمط «الاحتراق الرشيق»، المصممة لمزج الوقود والهواء بشكل أعمق وتقليل تلوّث السخام بنحو ألف مرة مقارنة بتصاميم المحركات الأقدم. حلّق طائرة بحثية ثانية على بُعد عشرات الأمتار فقط خلف الطائرة المدنية لقياس الجسيمات والغازات في العادم الطازج، ثم أعادت القياس بعد عدة كيلومترات إلى الأسفل حيث تكونت آثار المكثّات بالكامل. اختبر الفريق مجموعة من الوقود: وقود نفاث قياسي، ووقود حيوي كامل المنشأ، ومخاليط مع كميات مضبوطة بعناية من الكبريت والمركبات الأروماتية.

عادم أنظف، لكن مع ذلك العديد من بلورات الجليد

تصرفت محركات الاحتراق الرشيق كما هو معلن فيما يتعلّق بالسخام. في ظروف الطيران المستمر أصدرت نحو ألف مرة أقل من جسيمات السخام الصلبة مقارنة بوضع الاحتراق الغني وبقدر أقل بكثير من العديد من المحركات القديمة. لكن عندما أحصى العلماء بلورات الجليد في آثار المكثّات الناضجة، وجدوا أعدادًا مرتفعة جدًا—تصل إلى مليون مليار جسيم جليد لكل كيلوجرام من الوقود، وهي أرقام مشابهة أو أقلُّ بقليل فقط من القيم التي شوهدت خلف محركات غنية بالسخام. بعبارة أخرى، فإن تقليل السخام بشكل دراماتيكي لم يُترجم إلى انخفاض مماثل في بلورات جليد آثار المكثّات، وبالتالي من غير المرجح أن يؤدي وحده إلى تقليص كبير في الاحترار المرتبط بآثار المكثّات.

الأبخرة الخفية تتولى المهمة

لفهم مصدر كل تلك بلورات الجليد في عادم منخفض السخام، قام الفريق بقياس ونمذجة العدد الإجمالي للجسيمات، بما في ذلك الجسيمات المتطايرة الصغيرة التي تتكوّن من الغازات مع تبريد العادم. أظهروا أنه عندما يكون السخام نادرًا، تتولّى مكوّنات أخرى المهمة. يمكن أن يتأكسد الكبريت في الوقود ليشكّل حمض الكبريتيك، الذي يبذر بعد ذلك إلى جسيمات كبريتات جديدة. كما يمكن أن تشكّل المركبات العضوية من الوقود وأبخرة زيت التشحيم في المحرك جسيمات أو تغطّيها. ومع خلط عمود العادم مع هواء بارد ورطب، تنمو هذه الجسيمات الصغيرة العديدة إلى قطرات سائلة ثم تتجمد، مُشكِّلة آثار مكثّات كثيفة حتى بدون وجود الكثير من السخام.

تركيبة الوقود وزيت المحرك كمقوّمات مناخية

نظرًا لأهمية هذه الجسيمات المتطايرة في نظام منخفض السخام، فإن مصادرها تكتسب أهمية. عندما قارن الباحثون الوقود النفاث القياسي بمزيج منخفض الكبريت، وجدوا أن أعداد بلورات جليد الآثار انخفضت بحوالي عامل ثلاثة تحت ظروف جوية مشابهة. إن استخدام وقود حيوي منخفض الكبريت ومنخفض المركبات الأروماتية للغاية في المحاكاة خفّض أعداد بلورات الجليد بحوالي درجة (بمقدار عشرة أضعاف). ومع ذلك، حتى في هذه الحالة، لم تختفِ الآثار: تُشير المقارنات بين النماذج والبيانات إلى أن أبخرة زيت التشحيم وبقايا الوقود العضوية تظل مصادر مستمرة لـ«بذور» الجسيمات. عبر جميع أوضاع المحرك والوقود، ارتبط العدد الإجمالي للجسيمات (السخام بالإضافة إلى المتطايرات) ارتباطًا وثيقًا بعدد بلورات الجليد التي تشكّلت.

ماذا يعني هذا لرحلات الطيران المستقبلية

بالنسبة للقارئ العادي، الرسالة هي أن بناء محركات تحرق الوقود بشكل أنظف وحده لا يكفي لحل مشكلة آثار المكثّات في الطيران. تُقلّل محركات الاحتراق الرشيق السخام بشكل كبير، لكن جسيمات أخرى، أكثر دقةً، تحل محلها لتشكيل بلورات الجليد، محافظةً على الاحترار الناتج عن الآثار. تُظهر الدراسة أن ضبط تركيبة الوقود—وخاصة خفض الكبريت وبعض المركبات الأروماتية—وإعادة تصميم طرق تهوية زيت التشحيم قد يقلّلان كثيرًا من عدد بلورات الجليد في الآثار، وبالتالي من تأثيرها المناخي. ولأن آثار المكثّات تدوم ساعات فقط، فإن أي تقليل في تكوّنها سيبرّد الكوكب فورًا تقريبًا، موفّرًا رافعة سريعة جنبًا إلى جنب مع التخفيضات طويلة الأمد في ثاني أكسيد الكربون. يضيّق هذا العمل حالة عدم اليقين العلمي حول آثار المكثّات ويشير إلى سبل للوقود والمحركات التي تحافظ على حركة الناس والسلع مع إلقاء ظل أخف على المناخ.

الاستشهاد: Voigt, C., Märkl, R., Sauer, D. et al. Substantial aircraft contrail formation at low soot emission levels. Nature 652, 112–118 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10286-0

الكلمات المفتاحية: آثار الطائرات, محركات حرق رشيق, وقود طيران مستدام, جسيمات الهباء الجوي, تأثير مناخي