کشف فرآیند جدیدی که ذوب شدن یخ‌های قطب شمال را به تولید ابر مرتبط می‌کند و یک حلقه بازخورد اقلیمی مهم را آشکار می‌سازد

قطب شمال با سرعتی بیش از سه برابر میانگین جهانی گرم می‌شود و دانشمندان مدت‌هاست که گمان می‌برند حلقه‌های بازخورد پیچیده و پنهانی در حال تسریع این ذوب شدن هستند. اکنون، یک کشف بزرگ، مکانیسم جوی ناشناخته‌ای را آشکار کرده است که به طور چشمگیری ذرات تشکیل‌دهنده ابر را مستقیماً بر فراز یخ‌های دریایی در حال ذوب افزایش می‌دهد.[1][2][3]

یک مطالعه بین‌المللی به رهبری دانشگاه بیرمنگام که در مجله نیچر ژئوساینس (Nature Geoscience) منتشر شده است، اولین شواهد واقعی را ارائه می‌دهد که مرز بین یخ دریایی قطب شمال و اقیانوس آزاد به عنوان یک موتور شیمیایی عظیم عمل می‌کند.[1][2]

با ذوب شدن و تکه‌تکه شدن یخ، سطح اقیانوس نمایان می‌شود. سپس نور خورشید با ترکیبی خاص از انتشار گازهای دریایی – شامل ید، گوگرد و ترکیبات آلی که به طور طبیعی وجود دارند – واکنش می‌دهد تا آسمان را با ذرات میکروسکوپی که در نهایت ابرها را تشکیل می‌دهند، بارور کند.[1][2]

مقیاس محض این واکنش شیمیایی محققان را شگفت‌زده کرد. در طول یک سفر اکتشافی با کشتی تحقیقاتی سلطنتی دیسکاوری (RRS Discovery) در تنگه‌های گرینلند و دیویس، دانشمندان مشاهده کردند که غلظت ذرات بارورکننده ابر در نزدیکی لبه یخ، تنها در یک روز، پنجاه برابر افزایش یافت.[2][4]

در فعال‌ترین مناطق که به عنوان منطقه حاشیه یخ (Marginal Ice Zone) شناخته می‌شوند، تعداد ذرات از حدود ۵۰ به ۱۵۰۰ در هر سانتی‌متر مکعب افزایش یافت. علاوه بر این، این یک ناهنجاری مجزا نبود؛ تیم در طول دوره مشاهده، تشکیل ذرات جدید را در بیش از ۸۰ درصد روزهای آفتابی ثبت کرد.[1][3]

مسیر شیمیایی که این پدیده را هدایت می‌کند، شامل تعامل پیچیده‌ای از اکسواسیدهای ید و اسید سولفوریک است. در حالی که این مکانیسم قبلاً در تنظیمات آزمایشگاهی کنترل‌شده در اتاقک CLOUD سرن (CERN) تئوری‌پردازی و اثبات شده بود، مطالعه نیچر ژئوساینس اولین تأیید آن را در محیط آزاد نشان می‌دهد.[2][4]

نکته حیاتی این است که تیم تحقیقاتی یک دسته کاملاً جدید از ترکیبات جوی را در حال کار شناسایی کرد: مولکول‌های آلی اکسیژن‌دار حاوی ید، یا به اختصار I-OOMs.[1][2][3]

این مولکول‌های تازه کشف‌شده به عنوان یک پل حیاتی عمل می‌کنند. آن‌ها به ذرات کوچک و تازه تشکیل‌شده کمک می‌کنند تا به اندازه کافی بزرگ و پایدار شوند تا به عنوان هسته‌های تراکم ابر (Cloud Condensation Nuclei) عمل کنند – همان دانه‌های میکروسکوپی که بخار آب در اطراف آن‌ها متراکم شده و قطرات واقعی ابر را تشکیل می‌دهد.[2]

پیامدهای این کشف برای مدل‌های اقلیمی جهانی عمیق است. در حال حاضر، مدل‌های اصلی سیستم زمین این مسیر خاص تشکیل ابر ناشی از ید را در نظر نمی‌گیرند، به این معنی که ممکن است یک متغیر مهم را در پیش‌بینی آینده قطب شمال از دست داده باشند.[3]

این کشف در یک لحظه حساس برای علم اقلیم قطب شمال رخ می‌دهد. پس از یک توقف موقت در کاهش یخ دریایی در اوایل دهه ۲۰۲۰ – که عمدتاً به یک چرخه جوی طبیعی به نام دوقطبی قطب شمال (Arctic Dipole) نسبت داده شد – این منطقه در سال‌های ۲۰۲۵ و ۲۰۲۶ شاهد کمترین میزان گسترش یخ زمستانی به صورت متوالی بوده است.[5]

با از بین رفتن سپر آب شیرین محافظ دوقطبی قطب شمال، اکنون آب شور گرم‌تر یخ را به سرعت از زیر ذوب می‌کند. با ناپدید شدن بیشتر یخ، منطقه حاشیه یخ در حال گسترش، سطح بزرگ‌تری را برای تعامل انتشار گازهای ید و گوگرد تازه کشف‌شده با نور خورشید فراهم می‌کند.[3][5]

این امر یک حلقه بازخورد قدرتمند و خودتقویت‌کننده ایجاد می‌کند. ذوب شدن بیشتر، اقیانوس بیشتری را نمایان می‌کند، که پیش‌سازهای شیمیایی بیشتری را آزاد می‌کند، که ابرهای بیشتری را تشکیل می‌دهند. با این حال، تأثیر نهایی این ابرها به شدت به فصل و ترکیب خاص آن‌ها بستگی دارد.[2][3]

در طول روزهای پیوسته تابستان قطب شمال، ابرهای فاز مختلط در سطح پایین می‌توانند مانند یک چتر عمل کنند و تابش خورشیدی ورودی را به فضا بازتاب دهند و یک اثر خنک‌کننده موضعی بر فراز اقیانوس آزاد ایجاد کنند.[2]

اما در طول ماه‌های تاریک زمستان، یا زمانی که ابرها نسبت بالاتری از آب مایع به بلورهای یخ دارند، مانند یک پتوی حرارتی عمل می‌کنند. در این شرایط، ابرها تابش موج بلند ساطع شده از سطح زمین را به دام می‌اندازند و آن را به پایین بازمی‌گردانند و ذوب شدن یخ دریایی باقی‌مانده را تسریع می‌کنند.[6]

محققان خاطرنشان می‌کنند که این بازخورد گسیلندگی ابر (Cloud Emissivity Feedback) منبع اصلی عدم قطعیت است. اگر اثر گرمایش غالب باشد، مکانیسم ابر-ید تازه کشف‌شده می‌تواند قطب شمال را بسیار سریع‌تر از آنچه مدل‌های کنونی پیش‌بینی می‌کنند، به سمت تابستانی بدون یخ سوق دهد.[3]

جامعه علمی اکنون در تلاش است تا این یافته‌ها را در شبیه‌سازی‌های اقلیمی جهانی ادغام کند. مدل‌سازان امیدوارند با ترسیم نقش دقیق I-OOMs و انتشار گازهای گوگرد دریایی، پیش‌بینی‌های خود را هم برای آب و هوای منطقه‌ای قطب شمال و هم برای الگوهای گسترده‌تر گردش اقیانوسی جهانی اصلاح کنند.[3]

در همین حال، داده‌ها بر شکنندگی شدید محیط قطبی تأکید می‌کنند. آنچه زمانی به عنوان یک گستره منفعل از یخ دیده می‌شد، به طور فزاینده‌ای به عنوان یک محیط شیمیایی بسیار واکنش‌پذیر درک می‌شود، جایی که حیات میکروسکوپی دریایی و گازهای کمیاب قدرت تغییر شکل آسمان را دارند.[2]