دور تعرية اليابسة في استهلاك الكربون وتأثيرها على دورة الكربون العالمية منذ آخر فترة بين عاتبة جليدية

لماذا تهم الصخور القديمة مناخ اليوم

عندما نفكر في تغير المناخ، نتخيل عادة المداخن والغابات، لا التحلل البطيء للصخور. ومع ذلك فإن طريقة ذوبان سطح الأرض بفعل مياه الأمطار وجذور النباتات تنقل الكربون بهدوء من الهواء إلى الأنهار والمحيطات، مما يساعد على استقرار مناخ الأرض على مدى عشرات الآلاف من السنين. يطرح هذا البحث سؤالاً يبدو بسيطاً لكنه جوهري: مع تقلب الكوكب بين العصور الجليدية والفترات الدافئة خلال المائة وعشرين ألف سنة الماضية، كم كان تأثير «تعريه الصخور» فعلاً على دورة الكربون العالمية وعلى ارتفاع وانخفاض ثاني أكسيد الكربون (CO2) الجوي؟

طريقة جديدة لإعادة تشغيل 120 ألف سنة من تفاعلات الصخور والماء

أنشأ المؤلفون إطاراً حاسوبيّاً جديداً أُطلق عليه نموذج PCM‑weathering لإعادة بناء كمية CO2 التي استهلكتها تعرية الصخور على اليابسة منذ آخر فترة بين عاتبة جليدية، وهي الفترة الدافئة قبل آخر عصر جليدي. جمعوا نموذجاً عالمياً موجوداً للنباتات والكربون مع خرائط مفصلة لأنواع الصخور ووحدة تعرية تستجيب لدرجة الحرارة وهطول الأمطار وتركيز CO2 الجوي ومقدار اليابسة المعرضة فوق مستوى البحر. سمح ذلك بتتبع، خلية شبكية بخليه، كيف تعاونت الغابات والتربة والمناخ لتذيب مجموعتين رئيسيتين من الصخور: الصخور السيليكاتية (مثل الجرانيت والبازلت) والصخور الكربوناتية (مثل الحجر الجيري)، ولكل منهما عواقب مختلفة جداً على تخزين الكربون على المدى الطويل.

نوعان من الصخور، إيقاعان متعاكسان

تكشف المحاكاة أن الصخور السيليكاتية والكربوناتية تسيران على إيقاعات مناخية مختلفة. كانت تعرية السيليكات، التي تقفل CO2 الجوي بشكل دائم في معادن بحرية جديدة، أقوى خلال الفترات البينية الدافئة والرطبة وأضعف خلال الفترات الجليدية الباردة والجافة. تراوح امتصاصها العالمي للكربون بين نحو 119 و163 مليون طن من الكربون سنوياً، مع أعلى النشاط في المناطق الاستوائية الرطبة مثل الأمازون ووسط أفريقيا وجنوب وجنوب‑شرق آسيا وأجزاء من جنوب الصين. في المقابل، تفاقمت تعرية الكربونات، التي تعيد في الغالب CO2 إلى الجو على مدد زمنية أطول، في الواقع خلال العصور الجليدية. مع هبوط مستوى البحر، انكشفت رفوف قارية واسعة غنية بالصخور الكربوناتية حول المناطق الاستوائية، خاصة في جنوب‑شرق آسيا، مما سمح بمزيد من ذوبانها بمياه الأمطار ومياه التربة وزاد تعرية الكربونات إلى نحو 303–320 مليون طن من الكربون سنوياً خلال ذروات العصور الجليدية، أي ما يقرب من ضعف بعض القيم خلال الفترات البينية.

المناخ والسواحل والغابات كأذرع خفية

من خلال إجراء تجارب حساسية، فصل الفريق العوامل التي أدت إلى هذه التغيرات. بالنسبة للصخور السيليكاتية، ظهر أن CO2 الجوي نفسه هو العامل الرئيسي عبر معظم دورة الجليد الأخيرة: أدى ارتفاع CO2 إلى تعزيز نمو النباتات وزيادة CO2 في التربة، مما سرّع تفكك الصخور. عزز هطول الأمطار هذا التأثير، بينما كانت درجات الحرارة المنخفضة تميل إلى تباطئه. في الهولوسين المستقر أكثر، مع ذلك، أصبحت درجة الحرارة وهطول الأمطار أهم من CO2 بالنسبة لتعرية السيليكات. تروي تعرية الكربونات قصة مختلفة: كان الذراع المسيطر هو مقدار اليابسة المكشوفة مع تقدم وتراجع الأغطية الجليدية وارتفاع وهبوط مستوى البحر. كانت المناطق الرفية المكشوفة حديثاً خلال فترات انخفاض مستوى البحر نقاط ساخنة لذوبان الكربونات، بينما غمرت البحار المتصاعدة هذه المنصات خلال الفترات الدافئة وقلّلت من مساهمتها.

الدور الهادئ لكنه القوي للتعرية في توازن الكربون

عندما جمع المؤلفون الأرقام عبر دورات الجليد الكاملة، وجدوا أن إجمالي الكربون المستهلك بواسطة تعرية السيليكات والكربونات فاق بكثير التغيرات الصافية في الكربون المخزن في الغابات والتربة والمحيطات. خلال كل من آخر فترة بين عاتبة جليدية والآخر عصر جليدي، أزالت تعرية الكربونات نحو ضعف ما أزاحته تعرية السيليكات، مع امتصاصات كبيرة بشكل خاص أثناء الفترات الجليدية بسبب توسع تعرّض الرفوف. على الرغم من أن كثيراً من CO2 الذي تستهلكه تعرية الكربونات يعود في نهاية المطاف إلى الغلاف الجوي عبر كيمياء المحيط، فإن هذه التدفقات تعيد تشكيل كيفية توزيع الكربون بين اليابسة والبحر والهواء على مدى آلاف السنين. كما يظهر العمل أن أنماط الغطاء النباتي تعدل بشدة مكان وزمان اشتداد التعرية، مما يعزز أهمية الغابات الاستوائية كمحركات للامتصاص الطويل الأمد للكربون.

ماذا يعني هذا لمستقبلنا

نظرة إلى الأمام تشير إلى أن النموذج يقترح أنه مع تعزيز الاحترار بفعل الإنسان لنمو النباتات ونشاط التربة، ستتسارع التعرية الكيميائية على اليابسة عبر جميع سيناريوهات الانبعاث المستقبلية. في ظل مسارات انبعاث عالية، قد تتضاعف تدفقات تعرية السيليكات والكربونات العالمية أو تزيد أكثر بحلول 2100. لن تلغي هذه السرعة الانبعاثات السريعة التي يسببها الإنسان على مقياس زمني بشري، لكنها ستعمل كقابض طبيعي بطيء على CO2 الجوي على مدى آلاف السنين. الرسالة الرئيسية للدراسة لغير المتخصصين هي أن قشرة الكوكب الصخرية ليست خامدة: إنها نظام نشط حساس للمناخ. مع تقدم وتراجع الأغطية الجليدية، وتحرك السواحل، واتساع الغابات أو تقلصها، يعيد التوازن بين تعرية السيليكات والكربونات باستمرار كتابة دفاتر حسابات الكربون على الأرض، مساهمًا في بقاء المناخ ضمن نطاق صالح للحياة عبر الزمن العميق.

الاستشهاد: Xu, S., Wu, H., Yuan, Y. et al. The role of land weathering in carbon consumption and its impact on global carbon cycling since the Last Interglacial period. Sci Rep 16, 14575 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44594-2

الكلمات المفتاحية: التعرية الكيميائية, دورات الجليد–بين الجليد, دورة الكربون, الصخور السيليكاتية والكربوناتية, التغذيات الراجعة المناخية