مرصد الكربون العميق

مرصد الكربون العميق ( DCO ) هو برنامج بحثي عالمي مصمم لإحداث نقلة نوعية في فهم دور الكربون في الأرض. يضم المرصد نخبة من العلماء، من بينهم علماء أحياء وفيزيائيون وعلماء جيولوجيا وكيميائيون، تتجاوز أعمالهم حدود التخصصات التقليدية لتطوير مجال جديد ومتكامل يُعرف بعلم الكربون العميق. ولإثراء هذا البحث، تشمل بنية المرصد التحتية برامج للتواصل والتوعية العامة، ودعمًا مجتمعيًا عبر الإنترنت وخارجه، وإدارة مبتكرة للبيانات، وتطويرًا لأجهزة جديدة. ^{[ 2 ]}

في ديسمبر  2018، أعلن باحثون أن كميات كبيرة من الكائنات الحية ، بما في ذلك 70% من البكتيريا والعتائق على الأرض ، والتي تُشكّل ما يصل إلى 23 مليار طن من الكربون ، تعيش على عمق يصل إلى 4.8 كيلومتر (3.0 ميل) على الأقل تحت سطح الأرض، بما في ذلك 2.5 كيلومتر (1.6 ميل) تحت قاع البحر، وذلك وفقًا لمشروع مرصد الكربون العميق الذي استمر عشر سنوات. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}     

في عام ٢٠٠٧، ألقى روبرت هازن ، كبير علماء مختبر الجيوفيزياء التابع لمؤسسة كارنيجي (واشنطن العاصمة)، محاضرةً في نادي القرن بنيويورك، تناول فيها أصول الحياة على الأرض وكيف لعبت التفاعلات الجيوفيزيائية دورًا حاسمًا في تطورها. وكان جيسي أوسوبيل ، عضو هيئة التدريس بجامعة روكفلر ومدير البرامج في مؤسسة ألفريد ب. سلون، حاضرًا في المحاضرة، وقد بحث لاحقًا عن كتاب هازن، " التكوين: البحث العلمي عن أصول الحياة" .

بعد عامين من التخطيط والتعاون، أطلق هازن وزملاؤه رسميًا مرصد الكربون العميق (DCO) في أغسطس  2009، واتخذوا من المختبر الجيوفيزيائي التابع لمؤسسة كارنيجي في واشنطن العاصمة مقرًا لأمانته. وقد وسّع هازن وأوسوبل، بالتعاون مع أكثر من 100  عالم دُعوا للمشاركة في ورشة عمل دورة الكربون العميق عام 2008، فكرتهم الأصلية. فبدلًا من التركيز فقط على أصل الحياة على الأرض، أوضح الفريق موقفه قائلًا إنه لتعزيز فهم الإنسان للأرض، كان لا بد للكربون، ذلك العنصر الحاسم، أن يحتل الصدارة. ^{[ 2 ]}

يتناول بحث مرصد الكربون العميق دورة الكربون العالمية خارج سطح الأرض. ويستكشف التخليق العضوي تحت ضغط عالٍ ودرجة حرارة قصوى، والتفاعلات المعقدة بين الجزيئات العضوية والمعادن، ويجري عمليات رصد ميدانية للنظم البيئية الميكروبية العميقة وللشذوذات في جيوكيمياء البترول، ويبني نماذج نظرية لمصادر ومصارف الكربون في القشرة السفلى والوشاح العلوي .

تم تنظيم مرصد الكربون العميق حول أربعة مجتمعات علمية تركز على مواضيع الخزانات والتدفقات، والحياة العميقة، والطاقة العميقة، والفيزياء والكيمياء المتطرفة.

تشمل أبرز نتائج البحث حتى الآن ما يلي:

• تحتوي الماسات فائقة العمق ، من عمق يزيد عن 670  كم في الوشاح، على البصمة الجيوكيميائية للمواد العضوية من سطح الأرض، مما يسلط الضوء على دور الاندساس في دورة الكربون ^{[ 11 ] .}
• قد توجد كميات كبيرة من كربيد الحديد في لب الأرض، مما يمثل ربما ثلثي ميزانية الكربون للأرض ^{[ 12 ].}
• لقد سمحت تقنية قياس الطيف الكتلي من الجيل التالي بتحديد دقيق لنظائر الميثان لتحديد مصادر الميثان غير البيولوجية من القشرة والوشاح ^{[ 13 ].}
• يُظهر الغلاف الأرضي والغلاف الحيوي تطورًا معقدًا مرتبطًا؛ حيث يعكس تنوع وبيئة المعادن الحاملة للكربون على الأرض بشكل وثيق الأحداث الرئيسية في تاريخ الأرض، مثل حدث الأكسدة العظيم ^{[ 14 ].}
• تم توسيع الحدود المعروفة للحياة الميكروبية من حيث الضغط ودرجة الحرارة؛ ومن المعروف الآن أن الميكروبات المعقدة تزدهر على أعماق تصل إلى 2.5  كم في القشرة المحيطية ^{[ 15 ] .}
• إن التدفق البركاني لثاني أكسيد الكربون _إلى الغلاف الجوي هو ضعف ما كان يُعتقد سابقًا (على الرغم من أن هذا التدفق لا يزال أقل بمقدار رتبتين من التدفقات البشرية المنشأ لثاني أكسيد الكربون ₎ [ ^{16 ] .}
• اكتشاف جيوب من السوائل الملحية القديمة في القشرة القارية، معزولة لأكثر من  2.6  مليار سنة، غنية بـ H2 _و CH4 _و 4He ^، مما يوفر دليلاً على وجود بيئات قشرية مبكرة ربما تكون قادرة على إيواء الحياة ^{[ 17 ].}
• يُعد المحيط الحيوي العميق من بين أكبر النظم البيئية على وجه الأرض، إذ يضم ما بين 15000 إلى 23000 ميغا طن (مليون طن متري) من الكربون (أي ما يعادل 250 إلى 400 ضعف كتلة الكربون لجميع البشر على سطح الأرض). ^{[ 18 ]}

يُعدّ كتاب "الكربون في الأرض" المجلد  75 من سلسلة "مراجعات في علم المعادن والكيمياء الجيولوجية " ( RiMG ). وقد نُشر كمنشور متاح للجميع في  11 مارس 2013. يُلخّص كل فصل من فصول "الكربون في الأرض" ما هو معروف عن الكربون العميق، كما يُحدّد الأسئلة التي لم تُجب بعد والتي ستُرشد أبحاث مرصد الكربون العميق (DCO) المستقبلية. ^{[ 19 ]} يُشجّع مرصد الكربون العميق النشر المتاح للجميع، ويسعى جاهداً ليصبح رائداً في علوم الأرض في هذا الصدد. يُمكن استخدام تمويل مرصد الكربون العميق لتغطية تكاليف النشر المتاح للجميع. ^{[ 20 ]}

أدت التطورات الحديثة في تقنيات توليد البيانات إلى بيانات بالغة التعقيد. وفي الوقت نفسه، تتجه تخصصات العلوم والهندسة بشكل متزايد نحو الاعتماد على البيانات، بهدف فهم ديناميكيات الأنظمة المعقدة ونمذجتها بشكل أفضل. إلا أن البيانات المعقدة تتطلب دمج المعلومات والمعرفة عبر مستويات متعددة، متجاوزةً الحدود التخصصية التقليدية. ويمكن الآن تطبيق التطورات الكبيرة في أساليب وأدوات وتطبيقات علم البيانات والمعلوماتية، التي تحققت خلال السنوات الخمس الماضية، على مجالات المشكلات متعددة التخصصات والمتداخلة. ونظرًا لهذه التحديات، يتضح أن كل مجتمع بحثي في ​​مرصد الكربون العميق يواجه احتياجات متنوعة في علم البيانات وإدارتها، وذلك لتحقيق أهدافه الشاملة ومهامه اليومية. ويتولى فريق علم البيانات في مرصد الكربون العميق تلبية احتياجات علم البيانات وإدارتها لكل برنامج من برامج المرصد، وللمرصد ككل، باستخدام مزيج من أساليب المعلوماتية، وتطوير حالات الاستخدام، وتحليل المتطلبات، وقوائم الجرد، والمقابلات. ^{[ 21 ]}

قائمة ببعض العلماء المشاركين في مرصد الكربون العميق:

في 11 أبريل 2020، بث برنامج العلوم التابع لهيئة الإذاعة الأسترالية فيلمًا وثائقيًا إذاعيًا مدته 37 دقيقة حول DCO. ^{[ 22 ]}

• "مرصد الكربون العميق (DCO)" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 28 يناير 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يناير 2014 .
• "الكربون في الأرض" . مراجعات في علم المعادن والكيمياء الجيولوجية . 27 فبراير 2013. منشور متاح للجميع