في البداية كان البحر حمضيًا

وفقا لنموذج جديد طوره علماء معهد وايزمان، كانت المحيطات القديمة أكثر حمضية مقارنة باليوم - ومع ذلك كانت الحياة ممكنة فيها 

يتحدث الكثير من الناس اليوم عن ارتفاع نسبة حموضة مياه البحر والمخاطر المرتبطة بها، ولكن هل كان هناك وقت في تاريخ الأرض كان البحر فيه أكثر حموضة؟ الدكتور إيتاي هاليفي من معهد وايزمان للعلوم، بحث في التاريخ المبكر للمحيطات من أجل فهم كيف يمكن أن تتغير حموضة مياه البحر استجابة لتركيز أعلى من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ووفقا لنموذج طوره الدكتور هاليفي - بالتعاون مع الدكتور أفيف باهان من جامعة ستانفورد - في الوقت الذي بدأت فيه الحياة على الأرض، كانت المحيطات حمضية قليلا، ولم تصبح أكثر قاعدية إلا تدريجيا؛ الدراسة نشرت مؤخرا في المجلة العلمية علوم.

"قبل مليارات السنين كانت الشمس أضعف، على الرغم من عدم وجود دليل على أن مناخًا أكثر برودة بكثير مما هو عليه اليوم. نعزو ذلك إلى حقيقة أنه في ذلك الوقت كانت هناك مستويات أعلى من غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مقارنة باليوم - ومع ازدياد قوة الشمس، انخفض ثاني أكسيد الكربون،" الدكتور هاليفي من قسم علوم الأرض والكواكب يشرح الظروف التي أثرت على مستوى الحموضة في المحيطات القديمة.

يتم قياس مستوى الحموضة أو القلوية على مقياس الرقم الهيدروجيني الذي يقبل قيم 0-14؛ وفقًا لهذا المقياس، تعكس القيمة 7 الحموضة المحايدة، حيث تكون القيم الأقل حمضية، والقيم الأعلى أساسية. عند مستوى 8.2، أصبحت المحيطات اليوم عند مستوى أساسي قليلاً. ومع ذلك، يحذر البعض من أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون تعمل حاليا على تغيير الصورة وزيادة مستوى حموضة مياه البحر (أي خفض الرقم الهيدروجيني).

ينتج ثاني أكسيد الكربون والماء حمض الكربونيك، لذلك يمكن التقدير أن المحيطات القديمة كانت أكثر حمضية مقارنة باليوم - بسبب ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في ذلك الوقت. ومن ناحية أخرى، فإن المستويات العالية من ثاني أكسيد الكربون تنتج أيضًا أمطارًا حمضية، والتي يمكن أن تسبب التجوية الكيميائية للقشرة الصخرية للأرض - وبالتالي تغسل في أيونات البحر التي يمكن أن توازن حموضة ثاني أكسيد الكربون. ولكن ليس من الواضح أي تأثير أقوى، لذا فإن النماذج السابقة لتاريخ حموضة مياه البحر قد أنتجت نتائج متضاربة.

"ولكن ماذا يخبرنا كل هذا عن الوضع اليوم؟ إن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون نتيجة استخدام الوقود والفحم تكون أسرع بكثير، وقد لا تتكيف المحيطات - والكائنات التي تعيش فيها - بهذه السرعة مع هذه التغيرات.

يأخذ النموذج الذي طوره هاليفي وباهان في الاعتبار هذه العمليات المختلفة والطريقة التي تؤثر بها على تدفق الأيونات من وإلى البحر. يوضح الدكتور باهان: "في الأساس، أظهرنا في البحث أن مستوى حموضة البحر يتم التحكم فيه عبر التاريخ الجيولوجي من خلال بعض العمليات البسيطة". ووفقا لهذا النموذج، كان تأثير التحمض الناتج عن ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون هو الأكثر سائدا، لذلك يتنبأ النموذج بأن المحيطات القديمة كان لديها مستوى حموضة أقل مما هو عليه اليوم. كم أقل؟ وفقا للدكتور هاليفي، قبل 3-4 مليار سنة، كان مستوى الرقم الهيدروجيني للمحيطات بين 6.0 و 7.5 - وهو ما بين حليب البقر ودم الإنسان. ويضيف الدكتور هاليفي: "تعطينا هذه النتائج بعض الأدلة حول الظروف التي تطورت فيها الحياة في المحيطات القديمة".

يقول الدكتور هاليفي: "على ما يبدو، كانت هناك مياه بحر حمضية أكثر مما هي عليه اليوم، وفي ظل هذه الظروف ازدهرت أشكال الحياة البدائية وتوازنت الدورات الكيميائية". "ولكن ماذا يخبرنا كل هذا عن الوضع اليوم؟ يجب أن نتذكر أن التوازن بين الأحماض والقواعد يتم الحفاظ عليه على مدى العصور الجيولوجية لملايين السنين. أصبحت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون اليوم نتيجة لاستخدام الوقود والفحم أسرع بكثير، وقد لا تتكيف المحيطات - والكائنات التي تعيش فيها - بهذه السرعة مع هذه التغيرات. صحيح أنه خلال بضع مئات الآلاف من السنين ستعود المحيطات إلى التوازن، لكن حتى ذلك الحين نعتقد أن تأثير زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون وتحمض مياه البحر سيضر بالكائنات البحرية والبيئة البحرية ككل. . السؤال هو إلى أي مدى."