طفرة غامضة في الغلاف الجوي بسبب البشر

أظهرت دراسة جديدة أن مستويات الهيدروجين الجزيئي (H2) في الغلاف الجوي ارتفعت في العصر الحديث بسبب النشاط البشري.

حلل العلماء عينات الهواء المحصورة في اللب المحفور من جليد القارة القطبية الجنوبية، وجدوا أن الهيدروجين الجوي زاد بنسبة 70% على مدار القرن العشرين. وحتى مع سعي قوانين تلوث الهواء الأخيرة للحد من انبعاثات الوقود الأحفوري، استمرت انبعاثات الهيدروجين في الارتفاع مع عدم وجود علامات على التباطؤ. 

ويعتبر الهيدروجين الجزيئي مكونا طبيعيا في غلافنا الجوي بسبب انهيار الفورمالديهايد، ولكنه أيضا منتج ثانوي لاحتراق الوقود الأحفوري، خاصة من عوادم السيارات وحرق الكتلة الحيوية.
وفي حين أن الهيدروجين لا يحبس الحرارة في الغلاف الجوي من تلقاء نفسه، إلا أنه يمكن أن يؤثر بشكل غير مباشر على توزيع الميثان والأوزون. وبعد ثاني أكسيد الكربون، هذان هما أهم غازين من الغازات الدفيئة، ما يعني أن مستويات الهيدروجين العالمية يمكن أن تزعج المناخ أيضا. 

ومع ذلك، نادرا ما تتم دراسة مصادر ومصارف الهيدروجين في الغلاف الجوي. وتُعدّ الدراسة الحالية الأولى التي تقدم رقما دقيقا. وبين عامي 1852 و2003، تشير عينات الهواء بالقرب من القطب الجنوبي لأنتاركتيكا إلى أن الهيدروجين الجوي قفز من 330 جزءا في المليار إلى 550 جزءا في المليار.

ويشرح عالم الأرض جون باترسون، من جامعة California Irvine: "إن الهواء محاصر في كتلة الثلج الدائمة فوق صفيحة جليدية، وأخذ عينات منه يعطينا حسابا دقيقا للغاية لتكوين الغلاف الجوي بمرور الوقت. عززت إعادة بناء الغلاف الجوي القديم لمستويات H2 بشكل كبير فهمنا للانبعاثات البشرية المنشأ منذ بداية الثورة الصناعية".

وجرى تخفيف بعض انبعاثات العادم في السنوات الأخيرة باستخدام المحولات الحفازة، ومن الناحية المثالية كنا سنشهد انخفاضا في انبعاثات الهيدروجين. ومع ذلك، استمرت مستويات الهيدروجين في الارتفاع في الغلاف الجوي، من دون انقطاع تقريبا. ويقول باترسون: "من المحتمل أن نستهين بالمصادر غير الحركية للغاز".

وبدلا من ذلك، يجب أن يكون هناك مصدر آخر سريع التزايد يعوض تقدمنا​في صناعة السيارات - نحن لا نعرف من أين أتى. وهذه ليست مجموعة البيانات الوحيدة التي تحدد مثل هذا التناقض. وأظهرت الأبحاث السابقة أيضا ارتفاعا ثابتا في الهيدروجين بين عامي 2000 و2015، يختلف عن الاتجاهات في الأشكال الأخرى لتلوث العادم.
وفي ما يتعلق بالانبعاثات التي يسببها الإنسان، يُعتقد أن انبعاثات الهيدروجين تأتي في الغالب من عوادم السيارات، ولكن نادرا ما يؤخذ في الاعتبار تسرب الهيدروجين من العمليات الصناعية.

ولم يقم أحد بقياس كمية الهيدروجين المتسربة بشكل مباشر من هذه العمليات، لكن التقديرات الأولية تشير إلى أنها قد تكون مهمة. ويقدر الباحثون أن معدل التسرب بنسبة 10% بين عامي 1985 و2005، سيشكل ما يقرب من نصف الزيادة في انبعاثات الهيدروجين الأخيرة.

ولا يمكن التأكد من أن هذا هو المكان الذي يأتي منه الهيدروجين - كما أن انبعاثات الهيدروجين من احتراق الفحم لم يتم دراستها بشكل خطير - لكن الباحثين يجادلون بأن الأمر يستحق المزيد من التحقيق. خاصة وأن عمليات الهيدروجين الخضراء، التي تفصل الهيدروجين عن الماء لتوليد طاقة خالية من الكربون، يمكن أن تؤدي أيضا إلى تسرب كبير إذا تم توسيع نطاقها يوما ما، كما يأمل بعض علماء المناخ وعلماء البيئة.

وإذا تسرب الهيدروجين يوما ما من مصانع غاز الهيدروجين الصناعية، فإن الخبراء قلقون من أنه قد يزيد من عمر الميثان في غلافنا الجوي، وهو غاز أقوى 20 مرة من ثاني أكسيد الكربون.
وعلى الرغم من أنه حتى مع وجود نسبة صغيرة من التسريبات، فمن المحتمل أن يكون لاقتصاد الهيدروجين العالمي تأثيرات مناخية أقل بكثير من نظام الطاقة الحالي القائم على الوقود الأحفوري، كما يقدر الباحثون.

ويبحث العلماء الآن عن المصدر الغامض للهيدروجين الذي يبدو أننا كنا نفتقده طوال الوقت. وإذا تبين أن بعضا منها على الأقل هو تسرب، فقد يواجه مستقبل الهيدروجين الأخضر مشكلة بحاجة إلى حل.