کشف منبع جدیدی از نیتروژن در جهان
مطالعات جدید محققان دانشگاه کالیفرنیا نشان می‌دهد که تولید نیتروژن بر اثر هوازدگی سنگهای سطح زمین، منبع جهانی مهمی در تغذیه خاک و اکوسیتم‌های جهان است، امری که پیش از این تنها به جو نسبت داده می‌شد.
به گزارش «انژی امروز»از زیست بوم، طی قرن‌ها، علم ثابت کرده است که تمام نیتروژن در دسترس زمین از جو گرفته شده است. اما جدیدترین مطالعه محققین دانشگاه کالیفرنیا نشان داد، بیش از یک چهارم نیتروژن، از بستر زمین می‌آید.
این مطالعه که 6 آوریل در مجله ساینس منتشر شد، نشان داد که بیش از 26 درصد نیتروژن در اکوسیستم طبیعی، از سنگ ها به دست می آید که این امر، علت شکاف نیتروژنی جو را مشخص می کند.
پیش از این، ورود این مقدار از نیتروژن به سیستم جهانی زمین ناشناخته بود. این کشف تا حدود زیادی می تواند، پیش بینی های تغییرات آب و هوایی را که متکی به درک چرخه کربن است بهبود بخشد. نویسندگان این پژوهش گفته اند، این منبع جدید نیتروژن شناسایی شده، می تواند چرخه کربن بر روی زمین را تغذیه کند و به اکوسیستم اجازه دهد تا گازهای خروجی بیشتری را به خارج از جو بفرستد.
بن هالتون؛ مدیر موسسه UC Davis می گوید: مطالعه ما نشان می دهد که تولید نیتروژن در اثر هوازدگی سنگهای سطح زمین، منبع جهانی مهمی در تغذیه خاک و اکوسیتم های جهان است. این نظر مخالف اصلی است که قرن هاست توسط دانشمندان علوم محیط زیستی شکل گرفته و پذیرفته شده است. از نظر ما این نیتروژن به جنگل ها و علفزارها اجازه می دهد تا سوخت های فسیلی(co2) بیشتری را نسبت به آنچه که در گذشته تصور می شده جذب کند.
اکوسیستم ها به نیتروژن و سایر مواد مغذی برای جذب آلودگی دی اکسید کربن نیاز دارند اما مقدار محدودی از آن در گیاهان و خاک ها موجود است. اگر مقدار زیادی از نیتروژن از سنگ ها به دست آید، این امر کمک می کند تا متوجه شویم چگونه اکوسیستم های طبیعی مانند جنگل های شمالی می توانند مقداربالایی از دی اکسید کربن را جذب کنند.
در دسترس بودن نیتروژن سنگ، با توجه به هوازدگی تعریف می شود، که می تواند مانند حرکات تکتونیکی فیزیکی باشد و یا مانند زمانی که مواد معدنی با آب باران واکنش نشان می دهند شیمیایی باشد.
به همین دلیل است که هوازدگی سنگ حاوی نیتروژن در مناظر و مناطق مختلف متفاوت است. این مطالعه نشان می دهد که مناطق وسیعی از آفریقا، تهی از مواد یا سنگ های غنی از نیتروژن اند، در حالی که در عرض های شمالی تر، بالاترین سطوح نیتروژنی موجود در سنگ ها را در اثر هوازدگی شاهد هستیم.
مناطق کوهستانی مانند هیمالیا و آند، منابع قابل توجهی از سنگ های حاوی نیتروژن هستند، که مانند اهمیت این مناطق در اقلیم و نرخ هوازدگی جهانی است. علفزارها، جنگل ها، توندراها و مناطق بیابانی هم نرخ قابل توجهی از نیتروژن آزاد شده از هوازدگی سنگها را در خود تجربه می کنند.
زمین شناسی و تجزیه کربن
نقشه سازی پروفیل مواد مغذی در سنگ، به دلیل توانایی آنها در جذب کربن، می تواند در پیشبرد موارد حفاظتی موثر باشد. مناطقی که سطوح بالاتری از نیتروژن ناشی از سنگ های هوازده دارند، قادر به جداسازی بیشتر کربن هستند.
در این باره هولتون می گوید: زمین شناسی کنترل شایانی در شناسایی سیستم هایی که دی اکسید کربن بیشتری جذب می کنند و سیستم هایی که دی اکسید کربن جذب نمی کنند دارد. وقتی به ترسیب کربن فکرمی کنیم، زمین شناسی می تواند به تصمیم گیری های ما درباره آنچه که ما را حفظ می کند، کمک کند.
شکاف اسرارآمیز
این مطالعه به کشفی اسرارآمیز رسید: «نیتروژن گم شده!». بیش از چند دهه بود که دانشمندان به این نتیجه رسیدند که بیشتر نیتروژن تجمع یافته در گیاه و خاک، تنها توسط جو است که معنا می یابد، اما آنها نمی توانستند مشخص کنند که دقیقا چه چیزی از دست رفته است.
اسکات مورفورد، یکی از دانشجویان تحصیلات تکمیلی دانشگاه دیویس در زمان مطالعه، گفت: `ما نشان می دهیم که تضاد نیتروژن در سنگ نوشته شده است. در سنگها نیتروژن کافی وجود دارد و سنگها سریعتر از آنچه به نظر می رسد تجزیه می شوند تا مواردی که این شکاف اسرارآمیز در آن وجود دارد را توضیح دهند`.
در پژوهش قبلی، تیم تحقیقاتی نمونه هایی از سنگ های تاریخی جمع آوری شده از کوهستانهای کالاماث، در در شمال کالیفرنیا را تجزیه و تحلیل کردند تا کشف کنند که سنگها و درختان اطراف آن، حاوی مقدار زیادی از نیتروژن هستند. با مطالعه حاضر، دانشمندان تعادل نیتروژن زمین را بررسی کردند، و با استفاده از یک پروکسی ژئوشیمیایی و ایجاد مدل هوازدگی سنگ نیتروژن، به ارزیابی قابلیت دسترسی سنگ نیتروژن در مقیاس جهانی پرداختند.
محققان می گویند این کار تاثیر فوری بر روی محصولات کشاورزان و باغی که به شدت به نیتروژن در فرم های طبیعی و مصنوعی برای رشد مواد غذایی متکی هستند ندارد. کار قبلی نشان داده است که برخی از نیترات های نامعلوم در آب های زیرزمینی با ردیابی به منابع سنگ می رسد، اما برای درک چگونگی این فرایند، باید تحقیقات بیشتری انجام شود.
کندرا مک لاچان، مدیر برنامه بخش بیولوژی زیستی، بنیاد ملی علوم که در این نحقیق حضور داشت می گوید:` با این یافته های جدید، باید کتابهای درسی دانش آموزان بازنویسی شود. در حالی که اشاره شد که گیاهان می توانند از نیتروژن سنگها استفاده کنند، کشف جدید، این اصل را که منبع نهایی نیتروژن جو است، مختل کرد. نیتروژن هم مهمترین منبع غذایی محدود کننده بر روی زمین است و هم یک منبع خطرناک آلودگی است. بنابراین دانستن کنترل های طبیعی بر عرضه و تقاضای آن ضروری و مهم است.
بشر در حال حاضر به نیتروژن موجود در جو وابسته است تا بتواند کودهای کافی برای حفظ ذخایر غذایی جهان تولید کند. این کشف جدید، دوران نویی از تحقیقات در مورد این مواد مغذی را باز می کند.
این مطالعه توسط بنیاد ملی علوم و بخش بیولوژی محیط زیست آن و همچنین بنیاد Andrew W. Mellon انجام شده است. و پروفسور UC Davis و Randy Dahlgren از دپارتمان زمین، هوا و منابع آب، این مطالعه را تکمیل کردند.
