هل نستطيع أن نبتكر طريقة للخروج من أزمة المناخ؟ مبادرة علمية جديدة بمشاركة أكبر عدد من العلماء والباحثين للبحث عن إجابة

بعد عقود من المحاولات لوقف ارتفاع درجة حرارة الأرض، يستكشف العلماء كيفية عكس تغير المناخ وربما حتى تبريد الكوكب مرة أخرى.

هل يمكن زيادة سطوع السحب بحيث تعكس المزيد من ضوء الشمس إلى الفضاء الخارجي؟ إذا تم غرس الأعشاب البحرية المزروعة في المختبر في المحيط، فكم من ثاني أكسيد الكربون يمكنها امتصاصه؟ هل يمكن لحفر ثقوب في الأنهار الجليدية استخراج ما يكفي من الحرارة لإبطاء ارتفاع مستوى سطح البحر؟

لقد وضعت جامعة شيكاغو نفسها في موقع القائد في هذا المجال الناشئ – المعروف باسم الهندسة الجيولوجية – بعد توظيف الفيزيائي الشهير ديفيد كيث لبناء برنامج هندسة المناخ مع توظيف 10 أعضاء هيئة تدريس دائمين والعديد من الباحثين الشباب.

وقال كيث “لا يمكننا أن نفهم (الهندسة الجيولوجية) من خلال مجموعة من الأفراد الذين يعملون على هذا الأمر بطريقة منعزلة،. نحن بحاجة إلى جمع مجموعة واسعة من العلماء والطلاب لمناقشة هذا الأمر بطريقة أكثر ثراءً”.

إدارة الإشعاع الشمسي

في حين يكافح المجتمع للتخلص من إدمانه على الوقود الأحفوري ، فإن التعويض عن طريق التدخل في الغلاف الجوي للأرض والمحيطات والكتل الأرضية كان يُنظر إليه منذ فترة طويلة على أنه من المحرمات، وقد زعم العديد من العلماء أن تدخلات الهندسة الجيولوجية تشكل تشتيتًا للانتباه عن خفض الانبعاثا، وخطورة كبيرة على الدراسة في أسوأ الأحوال.

الطريقة الأكثر إثارة للجدل، وربما الأسرع تأثيرًا أيضًا، هي إطلاق الهباء الجوي في السماء لحرف أشعة الشمس، والمعروفة باسم إدارة الإشعاع الشمسي أو الهندسة الجيولوجية الشمسية .

 

وصل الفيزيائي بيتر إيرفين، 39 عاماً، إلى هايد بارك الأسبوع الماضي قادماً من لندن لدراسة الهندسة الجيولوجية الشمسية كأستاذ مساعد في فريق كيث.

ومن المتوقع أن يكون لهذه العملية تأثير مماثل للثورات البركانية الضخمة مثل ثوران جبل تامبورا في إندونيسيا عام 1815، والذي أدى إلى اضطراب أنماط الطقس على مستوى العالم لمدة ثلاث سنوات. وكانت درجات الحرارة في الصيف في أوروبا هي الأبرد على الإطلاق، وأدى الضباب إلى حجب ضوء الشمس في الولايات المتحدة.

ولكن بدلاً من الرماد البركاني، سوف تغلف الهباء الجوي من صنع الإنسان العالم وتحرف أشعة الشمس، ومن المفترض أن تبدأ درجات الحرارة في مختلف أنحاء العالم في الانخفاض خلال عام واحد.

وقال إيرفين إن “إدارة الإشعاع الشمسي هي التدخل الوحيد في قضية المناخ الذي يمكن تنفيذه خلال فترة رئاسية واحدة”.

الانبعاثات الكربونية  السبب الجذري لتغير المناخ.

ولكن العلماء كانوا في الماضي يحرصون على إبقاء الهندسة الجيولوجية بعيدة عن متناول أيديهم خوفاً من أن تعتمد الدول الغنية وشركات الوقود الأحفوري على وعود بتكنولوجيا باهظة الثمن لم يتم تطويرها بعد لتجنب تغيير ممارساتها التي تنتج كميات كبيرة من الانبعاثات. والانبعاثات الكربونية هي السبب الجذري لتغير المناخ.

ولكن من غير المرجح أن يتمكن المجتمع من خفض الانبعاثات بسرعة كافية لتجنب أسوأ آثار تغير المناخ، كما يقول الخبراء. ويجب خفض الانبعاثات العالمية بنسبة 45% مقارنة بمستويات عام 2010 في السنوات الست المقبلة للحفاظ على ارتفاع درجة الحرارة عند 1.5 درجة مئوية أو أقل، وفي الوقت نفسه، يسير العالم على الطريق الصحيح لزيادة الانبعاثات بنسبة 9%، وفقًا لتقرير الأمم المتحدة لعام 2023.

وتتوقع وكالة الطاقة الدولية أن يتضاعف أو يتضاعف الطلب الإجمالي على المعادن لتقنيات الطاقة النظيفة، من الألواح الشمسية إلى بطاريات السيارات الكهربائية، بحلول عام 2040، ولا يقتصر الأمر على أن التعدين يخلف انبعاثات كثيفة فحسب، بل إنه يستغرق وقتًا أيضًا، وهو ما تعلمته مانون دوريت أثناء عملها في مبادرات الاستدامة في شركة التعدين البريطانية المتعددة الجنسيات أنجلو أمريكان.

“لقد رأيت للتو حجم الأشياء الهائل: كم من الوقت يستغرق الحصول على تصريح لبناء منجم، وكم من الوقت يستغرق إنشاء منجم جديد من الصفر”، قالت عالمة الأحياء الدقيقة البالغة من العمر 32 عامًا، كانت هذه “لحظة اكتشافها” للانضمام إلى مبادرة جامعة كاليفورنيا. “لن يحدث هذا. لن نتمكن من إزالة الكربون من العالم بهذه السهولة. نحن بحاجة إلى البدء في البحث عن خيارات أخرى”.

 

العقبات العملية لجعل الهندسة الجيولوجية ممكنة

وفي جامعة شيكاغو، ستستكشف العقبات العملية التي يجب التغلب عليها لجعل الهندسة الجيولوجية ممكنة، بما في ذلك الحصول على المواد ونقلها واللوائح الدولية. وقالت إن الهندسة الجيولوجية تشكل حلاً مؤقتًا ضروريًا بينما يعمل المجتمع على الحد من الانبعاثات.

كما ينضم زوجها بي بي كايل، البالغ من العمر 33 عامًا، وهو متخصص في علم المحيطات، إلى المبادرة لتقييم التكلفة وقابلية التوسع والفعالية والمخاطر المرتبطة بأساليب الهندسة الجيولوجية المختلفة.

القدرة على إسكات تغير المناخ الناجم عن أنشطة الإنسان واعدة لعلماء مثل كيث، الذي يعتقد أن المجتمع يجب أن يوازن بين سباقه لخفض الانبعاثات وبين أولويات أخرى مثل التنمية الاقتصادية العادلة وتعزيز الذكاء الاصطناعي.

لقد كان من رواد الهندسة الجيولوجية منذ ثمانينيات القرن العشرين، حيث أسس واحدة من أولى الشركات التي تمتص ثاني أكسيد الكربون من الهواء وقاد أبحاث جامعة هارفارد في التدخلات الشمسية.

وقال كيث “إن الشيء الأخلاقي الذي ينبغي لنا أن نفعله هو خفض الانبعاثات ببطء أكثر”. وإذا تمكن العلماء من تبريد الأرض،فإن المجتمع يستطيع أن يكسب الوقت قبل أن يصل إلى نقطة تحول مناخية.

في حين قال إيرفين إنه متأكد من أن الهندسة الجيولوجية الشمسية من شأنها أن تقلل من الحرارة الشديدة والأمطار الغزيرة وارتفاع مستوى سطح البحر، إلا أنه يعترف بأنها قد تؤدي أيضًا إلى تكثيف الجفاف وزيادة الأمطار الحمضية وتخفيف طبقة الأوزون، وقد تؤثر هذه المجهولات على إنتاج الغذاء والتنوع البيولوجي في جميع أنحاء العالم.

طبقة الستراتوسفير – حيث سيتم حقن الهباء الجوي – هي موطن طبقة الأوزون الرقيقة وقد شهدت بالفعل العديد من “الأحداث غير المحتملة” في السنوات الأخيرة، كما قالت ليز موير، الأستاذة الوحيدة في جامعة كاليفورنيا التي تقيس هذا المستوى المرتفع من الغلاف الجوي.

حرائق الغابات الضخمة وتفاعلات كيميائية غير مسبوقة

في حين أدى تغير المناخ إلى ارتفاع درجة حرارة طبقة الغلاف الجوي الأقرب إلى سطح الأرض، فقد أدى أيضًا إلى تبريد طبقة الستراتوسفير، كما تسببت حرائق الغابات الضخمة في حدوث تفاعلات كيميائية غير مسبوقة في طبقة الستراتوسفير.

وقال موير إن إرسال الهباء الجوي من شأنه أن يضيف عنصراً آخر من عدم اليقين إلى مكان لا يعرف العلماء عنه إلا القليل، وربما يعرفون عنه القليل في القريب العاجل. وفي غضون العقد المقبل، وبينما يلعب العلماء بإطلاق الهباء الجوي في طبقة الستراتوسفير، ستوقف وكالة ناسا تشغيل قمر صناعي قديم كان يجمع البيانات عن طبقة الستراتوسفير، دون أي خطة لاستبداله.

وشبه موير العبث بهذه الطبقة من الغلاف الجوي دون مراقبة كافية بإجراء عملية جراحية دون وجود جهاز مراقبة للقلب في وضع الاستعداد.

“إذا كنت ستقوم بإجراء جراحة تجريبية ولم تفكر في نوع التكنولوجيا التي قد تحتاجها لمراقبة المريض، فهذا يعني أنك لا تفكر في المشكلة بعناية كافية حتى أثق بك فيما يتعلق بجسدي”، قالت.

وبمجرد بدء هذه العملية، يتعين إطلاق الهباء الجوي الذي يحرف أشعة الشمس إلى السماء كل عامين. وإذا توقفت هذه العملية، فقد تشهد الأرض ارتفاعاً سريعاً في درجات الحرارة، وهو ما يعرف أيضاً باسم “صدمة الإنهاء”.

يقول ريموند بييرهومبيرت، الأستاذ السابق بجامعة كاليفورنيا والذي يعمل الآن في جامعة أكسفورد: “إنها عبء هائل على المستقبل. كيف تعرف أن هذه التدخلات ستكون قابلة للتنفيذ للجيل القادم؟ ماذا لو اندلعت حرب عالمية أو تفشى جائحة آخر؟”

وهو واحد من أكثر من 500 عالم وقعوا على رسالة مفتوحة تدعو إلى اتفاقية دولية لعدم استخدام الهندسة الجيولوجية الشمسية.

ويعرب الموقعون على الرسالة عن قلقهم إزاء عدم وجود هيئة حاكمة مناسبة لتحديد النشر العادل والفعال للتكنولوجيا التي تتطلب التنسيق بين كل ركن من أركان الكوكب وتمسه.

فجوات المعرفة ومجالات البحث المحتملة لبرنامج أبحاث الهندسة الجيولوجية الشمسية

ومع ذلك، يحذر إيرفين من أن تجاهل الهندسة الجيولوجية الشمسية قد يزيد من خطر استخدامها بشكل غير مسؤول.

وقال “كلما تم قمعها، زاد خطر تمكن دولة واحدة أو مجموعة صغيرة من الدول من المضي قدما بشكل مستقل في حالة من اليأس”.

لقد أجرت الحكومة الصينية تجارب على أنماط الطقس المتغيرة لعقود من الزمن، وفي العام الماضي، أصدر البيت الأبيض تقريراً يحدد فجوات المعرفة ومجالات البحث المحتملة لبرنامج أبحاث الهندسة الجيولوجية الشمسية الفيدرالي، ولم تصدر توجيهات للعمل على النتائج حتى الآن.

حتى الآن، اقتصرت أغلب الأبحاث على النمذجة الحاسوبية. ورغم أن المتغيرات غير المتوقعة والقيمة من المرجح أن تجعل السيناريوهات في العالم الحقيقي أكثر تعقيداً. وكان من الصعب الحصول على الموافقة على الأبحاث الميدانية التي من شأنها أن تبدأ في استكشاف هذه التعقيدات. وقد ألغيت تجربتان بارزتان ــ واحدة في كاليفورنيا وأخرى في السويد ــ هذا العام بسبب المعارضة المحلية.

أعرب السكان، بما في ذلك قبيلة أصلية من شمال أوروبا، عن مخاوفهم الشديدة بشأن التأثيرات المحتملة على أنماط الطقس.

لقد أمضى كيث، الذي شارك في المشروع السويدي، حياته المهنية وهو يسترشد بقناعة مفادها أن المجهول هو السبب الأكثر أهمية لدراسة الهندسة الجيولوجية. وعلى مدى عقود من الزمان، زعم أن الساسة والجمهور لا يمكنهم أن يقرروا ما إذا كانت التدخلات تستحق النشر إلا عندما يكونون مسلحين بأبحاث دقيقة.

قال كيث: “من المؤكد أنه ليس من وظيفة نادي النخبة من العلماء أن يقرروا ما الذي يمكن للجمهور معرفته أو لا يمكن للجمهور معرفته. أعتقد أن هذا غير أخلاقي تمامًا”.

ولكن بييرهومبيرت حذر من أن هذه التجارب الميدانية الصغيرة الحجم قد تعطي ثقة زائفة. فهي سوف تجيب على سؤال حول كيفية بناء ونشر هذه التكنولوجيات، ولكنها لن تكشف عن تأثيراتها بمرور الوقت وفي مختلف أنحاء الغلاف الجوي. وقال إن هذا يتطلب نشرها على نطاق واسع.

ويشبه التساؤلات الأخلاقية حول الهندسة الجيولوجية الشمسية بتلك المتعلقة بالقنبلة الهيدروجينية والأمراض المعدية.

وقال بييرهومبيرت: “يتحمل العلماء مسؤولية عدم تطوير تكنولوجيا قد تشكل تهديدًا وزعزعة للاستقرار. كيف ستشعر حيال الأبحاث التي تهدف إلى تطوير مسببات الأمراض الهندسية مثل كوفيد-19 والتي تكون مميتة وتنتشر بسرعة؟”

وفي الوقت نفسه، تجد موير الراحة في مؤسسة راسخة مثل جامعة كاليفورنيا تتولى زمام المبادرة في هذا المجال. ولكنها تشعر بالقلق، رغم ذلك، من أن المهندسين المدنيين سوف يغيبون عن المحادثات حول هندسة أنظمة المناخ.

وقالت “إن هذا مشروع ضخم في مجال الهندسة المدنية”، مشيرة إلى أن المهندسين مدربون على مراعاة المخاطر بطرق لا يستطيع العلماء القيام بها.

ورغم أن كيث أعرب عن نيته في تشكيل فريق متعدد التخصصات، فإن جميع التعيينات حتى الآن كانت في قسم العلوم الجيوفيزيائية. ولا توجد في الجامعة مدرسة للهندسة المدنية.

المناخ يتسارع بسرعة نحو حالة لم نشهدها من قبل

هناك أمر واحد يتفق عليه جميع العلماء: الأرض أصبحت أكثر حرارة مما كانت عليه في العام الماضي، وسوف تمر سنوات عديدة قبل أن تشهد الأجيال القادمة كوكبًا باردًا مثل الكوكب الذي نعيش فيه اليوم، وإذا وصل الكوكب إلى مستوى الانبعاثات الصفرية الصافية، فسوف يتوقف ارتفاع درجة حرارته، لكنه لن يبرد.

“إن الأمر ليس وكأن المناخ لم يتغير وأننا نفكر في أن نجعله أفضل مما كان عليه في الماضي”، كما قال إيرفين، “إن الأمر هو أن المناخ يتسارع بسرعة نحو حالة لم نشهدها من قبل مع كل أنواع العواقب غير المعروفة والعواقب المعروفة التي ستكون سيئة”.

وبناء على هذا المنطق، فإن العلماء ملزمون أخلاقيا بإجراء البحوث والابتكار على أمل تجنب أسوأ ما قد ينجم عن تغير المناخ، ما لم يكن التدخل في أنظمة الأرض أكثر مما فعلناه بالفعل من شأنه أن يفرض مخاطر جديدة.

يقول بييرهومبيرت: “يتخذ الناس قرارات سيئة عندما يكونون في حالة ذعر، ومن المبرر أن يكونوا في حالة ذعر لأن الأمور سيئة وتزداد سوءًا. لكن من الضروري أن نتراجع ونفكر، “حسنًا، ولكن هل سأفعل شيئًا من شأنه أن يجعل الأمور أسوأ بالفعل؟”. وهو يعتقد أن الحل الوحيد القابل للتطبيق هو القضاء على استخدام الوقود الأحفوري عالميًا في أسرع وقت ممكن.

ولكن ماذا لو لم يتمكن المجتمع من إزالة الكربون بالسرعة الكافية؟

يخشى كيث أن يأتي اليوم الذي قد تصبح فيه الهندسة الجيولوجية الخيار الأخير الذي لم تتم دراسته بشكل كافٍ: ذلك الترياق الذي أصبح بعيد المنال أو ــ الأسوأ ــ خلف صندوق زجاجي يتم تحطيمه من شدة اليأس دون فهم كامل للعواقب.

والآن، وهو في الستينيات من عمره، يرى أن مبادرة جامعة شيكاغو هي بمثابة تسليم الشعلة إلى الجيل القادم لضمان عدم وصول المجتمع إلى أي من هذين الموقفين.

“في النهاية، يجب أن يكون هذا الأمر عالميًا، نحن بحاجة إلى بناء مجال”، كما قال كيث.