Language
Country/Area
No result found
هل تعلم؟ كيف يكشف الأكسجين-18 عن التغيرات الغامضة في المناخ القديم!
عندما نتحدث عن تغير مناخ الأرض، غالبًا ما يذكر الخبراء في المجتمع العلمي الأكسجين 18، وهو نظير مستقر مهم. لا يلعب الأكسجين-18 دورًا مهمًا في التطبيقات العلمية الحديثة فحسب، مثل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) لإنتاج الفلوروديوكسي جلوكوز (FDG)، ولكنه يوفر أيضًا أدلة حول التغيرات المناخية الماضية. من أين تأتي هذه المعرفة؟ دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيف يفتح الأكسجين 18 الإمكانيات لأبحاث المناخ القديمة.
الأكسجين-18 هو نظير طبيعي مستقر يمكنه تزويدنا بمعلومات سرية حول التغيرات المناخية القديمة.
الأكسجين-18 (18O) والأكسجين-16 (16O) هما نظيرا الأكسجين الرئيسيان على الأرض. يمكن أن يعكس التغير في النسبة بين الاثنين درجة حرارة الهطول القديم. يستخدم العلماء هذه النسبة، والتي غالبًا ما يتم التعبير عنها بـ δ18O، لاستنتاج التغيرات المناخية القديمة من خلال تحليل قلوب الجليد القطبي. عندما تتحرك الرطوبة في الهواء من خط الاستواء إلى القطبين، تتم إزالة الأكسجين -18 الموجود في الرطوبة تدريجيًا، وهي عملية تسمى تجزئة رايلي، مما يؤدي إلى انخفاض الأكسجين -18 في الجليد القطبي والثلج.
في الخمسينيات من القرن الماضي، أجرى العالم الشهير هارولد أوري تجربة مهمة ونجح في دراسة توزيع نظائر الأكسجين عن طريق خلط الماء العادي وماء الأكسجين -18 وتجميدهما جزئيًا. وشكل هذا الاكتشاف الأساس لأبحاث لاحقة، مما سمح للعلماء باستخراج بيانات δ18O من عينات الجليد لاستنتاج الظروف المناخية الماضية.
يمكن استخدام نسبة δ18O في علم المناخ القديم لبعض الحفريات، مما يوفر صورة للتغيرات في درجات حرارة المحيطات مقارنة بالفترة التي نمت خلالها.
علاوة على ذلك، فإن نسبة δ18O ليست فعالة فقط في تحليل قلب الجليد، ولكنها تترك أيضًا آثارًا لا تمحى في بعض الحفريات. على سبيل المثال، يمكن لبيانات δ18O المستخرجة من أصداف الأسقلوب أن تساعد العلماء على دراسة التغيرات الموسمية في درجات الحرارة في المحيط. تشير طبقات الصدفة التي تتكون من نمو الإسكالوب كل عام إلى التغيرات في درجة حرارة الماء في ذلك الوقت، مما يوفر للعلماء أساسًا منطقيًا للاستدلال للحصول على فهم أعمق للتغيرات المناخية في أوقات مختلفة في الماضي.
كيف يتم تفسير بيانات δ18O هذه؟ ببساطة، من خلال أخذ قياسات من حفريات متعددة من نفس النوع، يمكن للعلماء ملاحظة التغيرات في درجات حرارة المحيطات مع مرور الوقت. يمكن أن تساعدهم الصيغة القياسية في تحديد درجات حرارة المحيطات بشكل أكثر دقة، وستتوافق هذه التغيرات في درجات الحرارة مع مراحل مختلفة من المناخ القديم.
في دراسات فسيولوجيا النبات، يسمح وضع العلامات على نظائر الهيدروجين والأكسجين بقياس امتصاص الأكسجين عن طريق المسارات التنفسية الضوئية للنباتات.
لا يقتصر استخدام الأكسجين-18 على أبحاث المناخ، بل يمتد أيضًا إلى دراسة فسيولوجيا النبات. استخدم العلماء نظائر الهيدروجين والأكسجين لإجراء تجارب على التنفس الضوئي للنباتات وكشفت هذه الدراسة عن الاستجابات الفسيولوجية للنباتات في ظل ظروف جوية مختلفة. يسمح تصنيف الأكسجين 18 للعلماء بقياس امتصاص النباتات للأكسجين أثناء التنفس الضوئي واستكشاف التوازن الدقيق بين عملية التمثيل الضوئي والتنفس الضوئي.
مع تقدم العلوم والتكنولوجيا، أصبح استخدام الأكسجين-18 أكثر انتشارًا. ليس فقط في مجالات مثل علم المناخ وعلم الحفريات وعلم وظائف الأعضاء النباتية، يُستخدم الأكسجين 18 أيضًا في تكنولوجيا التصوير الطبي لتوفير تشخيص أكثر دقة. ومع ذلك، عند إجراء تحليل الأكسجين-18، تعد إجراءات إعداد العينة وحفظها أمرًا بالغ الأهمية. وهذا يضمن موثوقية البيانات ويسمح للعلماء بتفسير تغير المناخ الماضي والتغيرات البيئية ذات الصلة بدقة.
لا تمنحنا كل هذه الاكتشافات فهمًا أفضل لما كانت تبدو عليه الأرض منذ آلاف أو حتى عشرات الآلاف من السنين فحسب، بل تتيح لنا أيضًا معرفة كيفية الاستمرار في دفع أبحاثنا لمواجهة التحديات البيئية الحالية. قصة Oxygen-18 هي عملية استكشاف واكتشاف وفهم للبيئات القديمة، وهي تلهم العلماء للتعمق أكثر في التاريخ المجهول.
إذن، ما هو تأثير هذه التغيرات المناخية الماضية على سياساتنا البيئية المستقبلية؟
