کشف علمی جدید: یخ، عامل اصلی نارنجی شدن رودخانه‌های قطب شمال

کشف جدید: یخ، کاتالیزور شیمیایی در قطب شمال

تحقیقات جدید در مورد پدیده نارنجی شدن رودخانه‌های قطب شمال، یک باور دیرینه علمی را به چالش کشیده است. برخلاف تصور رایج که محیط‌های یخ‌زده واکنش‌های شیمیایی را کند می‌کنند، اکنون مشخص شده است که خود یخ، حتی بهتر از آب مایع، در آزادسازی آهن از ذخایر معدنی طبیعی عمل می‌کند. این کشف پیامدهای مهمی برای کیفیت آب و حیات وحش در مناطق وسیع قطبی دارد.

طی سال‌های اخیر، رودخانه‌ها در مناطق قطب شمال به دلیل ذوب شدن خاک‌های منجمد (پرمافراست) ناشی از گرمایش جهانی، به رنگ نارنجی درآمده‌اند. این تغییر رنگ نگران‌کننده، نتیجه غلظت بسیار بالای آهنی است که از ذخایر معدنی محلی آزاد می‌شود. رودخانه‌هایی که با این پدیده مواجه می‌شوند، دارای ویژگی‌های نامطلوبی هستند:

• اسیدیته بالا: این آب‌ها نسبت به نهرهای سالم اطراف، اسیدی‌تر هستند.
• اکسیژن محلول کم: میزان اکسیژن محلول در آنها کاهش یافته است.

این شرایط بقای حیات وحش و اکوسیستم‌های آبی را به شدت دشوار می‌سازد.

چالش با باورهای قدیمی درباره انجماد

پیش از این، تصور می‌شد که وقتی ذخایر معدنی غنی از آهن در یخ محبوس می‌شوند، این ماده در همان حالت غیرفعال باقی می‌ماند. با این حال، تحقیق جدیدی که توسط دانشگاه اومئو سوئد انجام شده، این باور را کاملاً دگرگون می‌کند. این پژوهش نشان می‌دهد که خود یخ، حتی بهتر از فرآیند ذوب شدن پرمافراست، آهن را آزاد می‌کند.

نتایج آزمایشگاهی حیرت‌آور بود: یخ در دمای منفی ۱۰ درجه سانتی‌گراد، آهن بیشتری از ذخایر معدنی را نسبت به آب مایع در دمای ۴ درجه سانتی‌گراد آزاد می‌کند.

مکانیسم عمل: حفره‌های اسیدی در یخ

ژان فرانسوا بل، یکی از نویسندگان این پژوهش، توضیح می‌دهد که چرا یخ برخلاف تصور، یک توده منجمد غیرفعال نیست:

«شاید عجیب به نظر برسد، اما یخ یک توده منجمد غیرفعال نیست. انجماد باعث ایجاد حفره‌های ریز بین کریستال‌های یخ می‌شود. این حفره‌ها مانند راکتورهای شیمیایی عمل می‌کنند که ترکیبات در آنها متمرکز و بسیار اسیدی می‌شوند. این بدان معناست که یخ می‌تواند حتی در دماهای بسیار پایین تا منفی ۳۰ درجه سانتی‌گراد، با مواد معدنی آهن واکنش نشان دهد.»

نقش چرخه‌های انجماد و ذوب و نوع آب

پژوهشگران در این تحقیق، ماده معدنی «گوئیت» (goethite) را که ترکیبی از اکسید آهن با خاک‌ها و رسوبات است، با حضور یک اسید آلی مورد بررسی قرار دادند. یافته‌های کلیدی این بخش از تحقیق عبارتند از:

• مؤثرترین روش: چرخه‌های مکرر انجماد و ذوب، مؤثرترین روش برای آزادسازی آهن هستند.
• تأثیر آب: آب تازه و آب شور میزان آزادسازی آهن را افزایش می‌دهند.
• کاهش دهنده: آب دریا این روند آزادسازی را کاهش می‌دهد.

پیامدهای گرمایش جهانی بر اکوسیستم‌های آبی

محقق اصلی پروژه تأکید می‌کند که با گرم‌تر شدن آب و هوا، تعداد چرخه‌های انجماد و ذوب نیز افزایش می‌یابد. هر یک از این چرخه‌ها، آهن را از خاک‌ها و پرمافراست به آب منتقل می‌کند. این موضوع می‌تواند بر کیفیت آب و اکوسیستم‌های آبی در مناطق وسیعی از قطب شمال تأثیرات مخربی بگذارد و لزوم توجه بیشتر به پیامدهای شیمیایی تغییرات اقلیمی را گوشزد می‌کند.