جلوگیری از ذوب شدن یخ های قطبی با ریزدانه های شیشه
علمی و تکنولوژی › جهان هستی
- 98/08/09
قطب شمال با سرعت در حال ناپدیدشدن است و امروزه یخ های گرینلند ۶ برابر سریع‌‌تر از ۴۰ سال پیش ذوب می شوند. در اوت (مرداد و شهریور) امسال، ۶۰ تن از یخسارهای قطبی، تنها در پنج روز از دست رفتند. در چهار دهه ی اخیر، حدود ۷۵ درصد از یخ های قطب شمال ناپدید شده اند و از سال ۱۹۷۹ تاکنون، تنها یک بار وسعت یخ‌دریا کمتر از میزان فعلی آن بوده است.مشکل ذوب یخ های قطبی فقط به افزایش سطح آب دریاها محدود نمی‌‌شود و به گفته‌ی دانشمندان، این فرایند حتی تغییرات اقلیمی را نیز تشدید خواهد کرد؛ چراکه سطح سفید و درخشان یخ دریا بخشی از نور خورشید را به فضا منعکس میکند. حال با ذوب این یخها، گرمای بیشتری جذب زمین می‌‌شود و این پدیده در چرخه‌‌ای معیوب، باعث ذوب مقادیر بیشتری از یخها خواهد شد.
گروهی غیرانتفاعی با نام Ice911 راهکاری احتمالی برای شکستن این چرخه‌‌ی معیوب پیشنهاد داده است: پوشاندن بخش‌‌هایی از قطب شمال با میلیون‌‌ها گلوله‌‌های میکروسکوپی و توخالی از جنس شیشه؛ پوششی که بتواند ضمن ایجاد عایق حرارتی برای یخ‌‌های زیرین، نورخورشید را نیز به فضا بازتاب کند. لزلی فیلد، بنیان‌‌گذار Ice911، در مصاحبه با بیزینس‌اینسایدر می‌‌گوید:
ما انسان‌‌ها گونه‌‌ای بسیار خلاق هستیم و باید سرعت حرکت این ساعت اقلیمی را کُند کنیم.
دانه های کوچک سیلیس
این گلوله های کوچک شیشه‌‌ای که تیم Ice911 از آن سخن می‌‌گوید، بیشتر به دانه‌‌های شن شباهت دارند و درحقیقت، این دانهها از سیلیس ساخته می‌‌شوند. سیلیس حاصل ترکیب سیلیکون و اکسیژن و ماده‌‌ای بی‌‌خطر برای انسان و جانوران است که به‌‌وفور در طبیعت یافت می‌‌شود. فیلد این گلوله‌‌های میکروسکوپی را به‌‌شکل شن‌‌های ساحلی سفید و ریزی توصیف میکند که می‌‌توانند روی آب شناور شوند. شاید بتوان این ماده را تا حد زیادی شبیه به برف قلمداد کرد.
این دانه های ریز به یخ و آب می‌‌چسبند و ترکیب شیمیایی آنها به‌‌گونه‌‌ای است که آلاینده های نفتی را به خود جذب نکنند. شبیه‌‌سازی‌‌های گروه مذکور نشان می‌‌دهد استفاده از این فناوری برای کمک به بازتاب سطوح یخی می‌‌تواند می‌‌تواند دمای هوا را در بخش بزرگی از قطب شمال تا ۱/۵ درجه‌‌ی سانتی‌‌گراد کاهش دهد؛ اما این فناوری هنوز در مرحله‌‌ی آزمایشی قرار دارد. فیلد می‌‌گوید Ice911 کار خود را با مقادیر بسیار کمی شن در حد چند سطل در فضای خانه‌‌ی شخصی‌‌اش آغاز کرده و درادامه، آزمایش‌‌های کوچکی در دریاچه‌‌ای واقع در کوهستان‌‌های سیرا نوادا و تالابی در مینه‌‌سوتا ترتیب دادهاند.
در دو سال گذشته، فیلد و همکارانش مقادیری از این گلوله‌‌های میکروسکوپی را با خود به فطب شمال آوردند و آنها را روی دریاچه‌‌ی منجمد نزدیک بارو در آلاسکا پخش کردند. نتایج این آزمایش که بخشی از آن در گزارش مه ۲۰۱۸ منتشر شد، نشان می‌‌داد دانه‌‌های سیلیس توانسته‌‌اند خاصیت بازتاب و حتی ضخامت یخ را افزایش دهند.
البته فیلد قصد ندارد تمام ۱/۶ میلیون مایل‌مربع از یخ‌دریای قطب شمال را با این دانهها بپوشاند. درعوض، او و همکارانش می‌‌خواهند با استفاده از مدل‌‌های اقلیمی، نقاط استراتژیکی از قطب را شناسایی کنند که برای اعمال روش پیشنهادی جدید، بیشترین کارایی را داشته باشد. به‌‌باور فیلد، یکی از این مناطق می‌‌تواند Fram Strait، ناحیه‌‌ای میان گرینلند و سوالبار باشد. این منطقه ازجمله کانون‌‌های ذوب یخچال با سرعتی چهاربرابر میانگین جهانی است. تیل واگنر، فیزیک‌‌دان اقلیمی، در مصاحبه‌‌ای با گاردین درباره‌ی Fram Strait چنین می‌‌گوید:
اینجا جایی است که یخ‌‌های شناور به استقبال مرگ می‌‌روند و هرسال این قبرستان آبادتر می‌‌شود.
فیلد می‌‌گوید فناوری Ice911 می‌‌تواند در سه سال این روند ویرانگر را در منطقه متوقف کند؛ اما انجام این پروژه در مقیاسی معنادار چیزی حدود پنج‌میلیارد دلار هزینه دربردارد. او میافزاید:
وقتی به هزینه‌‌ها نگاه می‌‌کنید، زیاد به‌‌نظر می‌آیند؛ اما هزینه‌‌ی انفعال ما بسیار بیشتر از این‌‌ها خواهد بود.
در مرحله ی فعلی، Ice911 به انجام آزمایش‌‌های بیشتری نیاز دارد تا پیش از هر اقدامی در مقیاس بزرگ‌‌تر، بتواند مجوزهای لازم را از دولت‌‌ها و گروه‌‌های زیست‌‌محیطی کسب کند.
پسرفت یخ دریای قطبی
هر سال در سپتامبر، یخ‌دریای قطب شمال به کمترین مساحت سالانه‌‌ی خود می‌‌رسد. از دهه‌‌ی ۱۹۸۰ تاکنون، این میزان کمینه به‌‌میزان ۱۳ درصد در هر دهه افت پیدا کرده است. تصاویر ناسا نشان می‌‌دهد این افت در حال شدت‌‌گرفتن است. در سال ۱۹۷۹، دریای قطب شمال وسعتی حدود هفت‌میلیون کیلومترمربع داشت؛ درحالی‌که ماه گذشته، این مساحت به ۴/۳ میلیون کیلومترمربع رسید. براساس داده‌‌های ناسا، امسال کمترین مساحت دریای قطب شمال به رکورد سال ۲۰۰۷ رسیده است. شایان ذکر است رکورد بیشترین میزان افت مساحت یخ‌دریای قطب شمال متعلق به سال ۲۰۱۲ بود که در آن، به ۲/۶ میلیون کیلومترمربع رسید. پژوهشگران آژانس فضایی اروپا هشدار دادهاند با احتساب نرخ فعلی انتشار کربن، در چند دهه‌‌ی آینده ذوب تمامی یخ‌‌های قطب شمال را شاهد خواهیم بود.
فیلد یخ های قطبی را در قالب «سپرهای حرارتی» زمین توصیف میکند. یخ‌دریای ضخیم و دیرینه‌‌ی قطب شمال بیشترین میزان نور خورشید را از سطح زمین منعکس میکند؛ اما همین منطقه امروزه بیشترین سرعت ذوب را به خود اختصاص داده است. تقریبا ۹۵ درصد از این یخ دریای درخشان در سال ۲۰۱۸ ناپدید شده است؛ از‌این‌رو، این منطقه اولین هدف گروه Ice911 برای پیاده‌سازی فناوری جدیدشان شناخته شده است.
فیلد می‌‌گوید اولین‌بار در سال ۲۰۰۶، با مفهوم خاصیت بازتاب یخها بهعنوان «اهرم اقلیمی» آشنا شده است. این زمان با پخش مستندی تلویزیونی با نام یک حقیقت ناخوشایند مصادف بود که در آن ادعا شد از دست رفتن خاصیت بازتاب یخ‌‌های قطبی به‌‌تنهایی مسئول یک‌‌پنجم از افزایش دمای جهانی است.
از زمان پخش این مستند تاکنون، هشدارهای پژوهشگران در ارتباط با عواقب تغییرات اقلیمی شکل ترسناک‌‌تری به‌خود گرفته است. این هشدارها باعث شد برخی از دانشمندان و سیاست‌مداران، نظیر اندرو یانگ، از نامزدهای دموکرات انتخابات ریاست‌جمهوری آمریکا، فناوری‌‌های مهندسی زمین یا مهندسی آب‌وهوا را بهعنوان روشی برای دست‌کاری اقلیم زمین در نظر بگیرند. استراتژی‌‌های مبتنی‌‌بر مهندسی زمین طیف گسترده‌‌ای از اقدامات را شامل می‌‌شود؛ از روش‌‌های ایمن‌‌تر نظیر نصب تجهیزات جذب دی‌‌اکسیدکربن از اتمسفر گرفته تا روش‌‌های تهاجمی‌‌تری مانند تزریق موادشیمیایی بازتابنده به جوّ با هدف انعکاس نور بیشتر به فضا.
فیلد و همکارانش در مقاله‌‌ی سال ۲۰۱۸ خود، از فناوری Ice911 بهعنوان روشی محلی و بازگشت‌‌پذیر در مهندسی زمین یاد می‌‌کنند. با‌این‌حال، فیلد تأکید میکند استفاده از گلوله‌‌های کوچک سیلیس را با سایر روش‌‌های مهندسی زمین تفاوت بسیار دارد. او بر این باور است که فناوری تازه آنها تلاش میکند سیر تغییرات اقلیمی را به همان مسیری بازگرداند که پیش‌‌تر در آن قرار گرفته بود.
علاوه بر این، این گلوله‌‌های کوچک از موادی ساخته شده که به‌‌وفور در محیط یافت می‌‌شوند. فیلد میافزاید او تفاوتی آشکار میان این روش و راهکارهایی نظیر تزریق موادشیمیایی به جوّ وجود دارد. در مقاله‌‌ی سال ۲۰۰۸ اشاره شده است اعمال روش‌‌های مهندسی زمین در یخسارهای قطب شمال و جنوب می‌‌تواند فرصت کافی برای حل بحران اقلیمی را دراختیارمان قرار دهد. با‌این‌حال، فیلد بلافاصله اشاره میکند روش معرفی‌‌شده‌ی Ice911 نمی‌‌تواند به‌‌تنهایی برای حل معضل کافی باشد. او میافزاید:
نمی‌‌خواهم این بهانه‌‌ای برای ازسرگیری استخراج زغال‌‌سنگ تلقی شود و مردم بگویند نیازی نیست چیزی را تغییر دهیم؛ چراکه مهندسان همه‌‌چیز را درست خواهند کرد.
باوجود این، از آنجا که روند فعلی ذوب یخ‌‌های قطبی به افزایش ۹۰ سانتی‌‌متری سطح آب دریاها و درنتیجه، مهاجرت صدهامیلیون نفر تا سال ۲۱۰۰ منجر خواهد شد، از دیدگاه فیلد، فناوری Ice911 فناوری اثبات‌‌پذیر و البته مهمی است.
