Добре е установено, че през следващите години увеличаващите се количества въглероден диоксид във въздуха ще доведат до промяна на климата, като по този начин ще доведе до топене на ледените шапки с ускорена скорост и покачване на морското равнище в световен мащаб. Ново научно откритие обаче показва тревожен, напълно отделен директен ефект на въглерода върху леда - този, който изобщо няма нищо общо със затоплянето.
Както е документирано в проучване, публикувано вчера в Journal of Physics D, изследователи от MIT откриха, че самото присъствие на повишени концентрации на въглероден диоксид причинява значително отслабване на леда, с намалена здравина на материала и устойчивост на счупване, независимо от температурата. С достатъчно въглероден диоксид във въздуха само това може да направи ледниците по-склонни да се разделят и да се счупят. Добавете факта, че глобалните температури ще продължат да се затоплят - особено около полюсите - и комбинацията от тези два фактора може да означава, че ледените шапки ще се стопят с още по-бързи темпове, отколкото прогнозираха по-рано експерти.
„Ако ледените шапки и ледниците продължават да се напукват и раздробяват на парчета, повърхността им, изложена на въздух, ще бъде значително увеличена, което може да доведе до ускорено топене и значително намалена площ на покритие на земята“, казва водещият автор на изследването, Маркус Бюлер. „Последиците от тези промени остават да бъдат проучени от експертите, но те могат да допринесат за промените в глобалния климат.“
Buehler и неговият съавтор, Zhao Qin, използваха компютърни симулации на атомно ниво, за да оценят динамиката на силата на леда при наличието на различни концентрации на въглероден диоксид. Те открили, че газът намалява силата на леда, като пречи на водородните връзки, които задържат молекулите на водата в леден кристал. По-конкретно, на атомно ниво въглеродният диоксид се конкурира със свързаните молекули на водата и при достатъчно високи концентрации ги измества от връзките и заема тяхното място.
Молекулите на въглеродния диоксид започват да проникват парче лед по външния ръб, след което бавно го разделят, като мигрират навътре като се образува пукнатина. По този начин те също привличат водни молекули навън към ръба, като образуват връзки с водородните атоми на молекулите на водата, оставяйки скъсани връзки в кристалната структура и намалявайки силата на леда като цяло. Симулациите показаха, че ледът, който е бил инфилтриран с въглероден диоксид до степен, че газът заема два процента от обема си, е приблизително 38 процента по-малко силен.
„В някакъв смисъл счупването на лед поради въглероден диоксид е подобно на разрушаването на материалите, дължащи се на корозия, например структурата на автомобил, сграда или електроцентрала, където химическите агенти„ се грижат “върху материалите, които бавно се влошават, - заяви Бюлер пред екологичните изследвания . Тъй като ледниците обикновено започват да се разпадат с образуването на малки пукнатини, казват изследователите, това би могло да доведе до по-нататъшни мащабни фрактури, като тази, която наскоро се случи в Антарктида и произведе фрагмент, по-голям от Ню Йорк.
Тъй като констатацията е първото доказателство за това явление, твърде рано е да се каже колко точно ще ускори стопяването на леда след предишните прогнози. Въпреки това има няколко механизма, чрез които експертите могат да накарат експертите да преразгледат възходящите си оценки за стопяване на лед и повишаване на морското равнище при продължително увеличаване на емисиите на парникови газове.
В допълнение към очевидното - че по-топлият въздух плюс по-слабият лед означава по-бърза скорост на топене - има и фактът, че ледените шапки играят решаваща роля за отразяването на слънчевата светлина обратно в космоса. В момента те покриват приблизително седем процента от земната повърхност, но са отговорни за отразяването на 80 процента от слънчевите лъчи. Това е така, защото яркият бял цвят на леда му помага да отразява светлината по-ефективно от почти всеки друг вид почвена покривка.
Ако повишените концентрации на въглероден диоксид и по-топлите температури причинят лед да се стопи неочаквано бързо, този ярък бял лед ще бъде заменен от тъмна океанска вода. Все повече слънчева светлина ще влиза и остава в атмосферата, като по този начин причинява все по-голямо затопляне. Този положителен цикъл за обратна връзка може да представлява една от страховитите „върхови точки“, които климатолозите се страхуват, че могат да изпратят нашия климат по неконтролиран път към бедствие.
Тъй като книгата се занимава само с лед на микроскопично ниво, следващата стъпка ще бъде тестването на ефекта от повишените концентрации на въглероден диоксид върху лед в лабораторна среда, за да се провери дали ефектите на симулирания модел са верни. Разбира се, ако нищо не се промени по отношение на въглеродните емисии, е възможно да имаме шанса да видим дали тези ефекти се появяват в много по-голям мащаб - в ледниците на света и полярните ледени шапки.
