ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض
التركيز السابق لثاني أكسيد الكربون > قياس تركيز ثاني أكسيد الكربون في تاريخ الأرض

أكثر طريقة مباشرة لقياس تركيزات ثاني أكسيد الكربون التاريخية في الغلاف الجوي هي قياس فقاعات الهواء (أي السوائل والغازات المحتجزة ضمن كريستالات) الحبيسة تحت صفائح الجليد في القطب الجنوبي وجزيرة جرينلاند. وتعتمدُ الأبحاث المقبولة في المجتمع الأكاديمي على دراسة عيّنات لبية جليدية مأخوذةٍ من هذه المحابس في القطب الجنوبي، وتشير تلك الدراسات إلى أن تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي كانت حوالي 260-280 جزء في المليون قبل بدء الانبعاثات الصناعية التي أطلقها الإنسان، وقد ظلَّت هذه النسبة ثابتةً تقريباً خلال الـ10,000 عام السابقة. وقد اكتشف أطول سجل لب جليدي في شرق القارة القطبية الجنوبية، إذ أُخِذَت منها عينات من الجليد يصل عمرها إلى 800,000 عام، ويظهرُ من هذه العينة أن تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تراوحَ بين 180-210 جزء في المليون خلال العصور الجليدية، وارتفع إلى 280-300 جزء في المليون أثناء العصور بين الجليدية الدافئة. ولعلَّ بداية الزراعة البشرية في عصر الهولوسين الحالي كانت سبباً واضحاً بزيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بعد انتهاء العصر الجليدي الأخير، مما أدى إلى تأثير يُسمَّى تأثير التسميد بثاني أكسيد الكربون، فكانت نتيجته نمو الكتلة الحيوية للنبات على الأرض وتقليل حاجة ثغور النبات لاستهلاك ثاني أكسيد الكربون، وبالتالي تقليل فاقد المياه في نمو النباتات وزيادة كفاءة سقايتها.
استخدمت طرق غير مباشرة كثيرةٌ في محاولة قياس تركيزات ثاني أكسيد الكربون التاريخية في الغلاف الجوي، أي على مرِّ ملايين السنين الماضية، ومن هذه الطرق تقصّي البورون، ودراسة نسبة نظائر الكربون في أنواع معينة من الرواسب البحرية، وإحصاء عدد الثغور المكتشفة في أوراق النبات الأحفوري.
وهناك العديد من الأدلة على أن تركيزات ثاني أكسيد الكربون ارتفعت قبل 200 إلى 150 مليون سنة فوصلت إلى أكثر من 3,000 جزء في المليون، كما ارتفعت قبل بين 600 إلى 400 مليون سنة فوصلت إلى أكثر من 6,000 جزء في المليون. وانخفض تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في الآونة الأخيرة، فانخفض باستمرار عى ل مدى الـ60 مليون سنة المنصرمة. ومنذ حوالي 34 مليون سنة، أي حين وقوع انقراض العصر الإيوسيني-الأوليغوسيني وحينما بدأت صفيحة القارة القطبية الجنوبية الجليدية فيتأخذ شكلها الحالي، كانت نسبة ثاني أكسيد الكربون حوالي 760 جزءاً في المليون، وتشيرُ أدلة جيو كيميائية إلى أن هذه التركيزات كانت أقل من 300 جزء في المليون منذ حوالي 20 مليون سنة. وقد انخفض تركيز ثاني أكسيد الكربون إلى نقطة تحول بلغت 600 جزء في المليون فقط، وكان هذا الانخفاض هو السبب الأساسي في تجلّد القطب الجنوبي. وربما كانت التركيزات المنخفضة لثاني أكسيد الكربون هي الحافز الذي فضَّلَ تطور النباتات ربايعة الكربون، والتي زادت وفرتها كثيراً قبل ما بين 7 إلى 5 ملايين سنة مضت.
ويستندُ بعض الباحثين إلى تحليل الأوراق الأحفورية ليدلّوا على أن تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي كانت أعلى بكثير من 300 جزء في المليون خلال 7,000 إلى 10,000 سنة الأخيرة من تاريخ الأرض، ويرى هؤلاء الباحثون أن التغير الكبير في هذا التركيز ربَّما أدى إلى تغييرات مناخية كبيرة. واعترض باحثون آخرون على هذه الادعاءات، فقالوا أن من المرجح أن السَّبب في هذه الاختلافات هو مشكلات المعايرة لا التغييرات الفعلية في ثاني أكسيد الكربون، والسبب في هذا النزاع هو أن عينات الجليد المأخوذة من جزيرة جرينلاند غالبًا ما تظهرُ فيها قيم أعلى وأكثرُ تراوحاً لثاني أكسيد الكربون من القياسات المماثلة في أنتاركتيكا، على أن القائمين على هذه القياسات يعتقدون أن الاختلافات في نوى جرينلاند ناجمةٌ عن التحلّل الموضعي لغبار كربونات الكالسيوم الموجود في الجليد. وحينما تتدنَّى تركيزات الغبار في عينات جرينلاند، كما هي الحال على الدَّوام -تقريباً- في عينات القارة القطبية الجنوبية، تتوافقُ قياسات تركيزات ثاني أكسيد الكربون من كليهما (حسبما وجد الباحثون).
شاهد أيضا: علم المناخ القديم، حدث الأكسدة الكبير