حفره بزرگ لایه ازون این هفته بسته می‌شود

به گزارش ایسنا و به نقل از دیلی میل، دانشمندان متخصص مطالعه اتمسفر اعلام کردند حفره امسال در لایه محافظ زمین موسوم به "لایه ازون" که اندازه آن بزرگ‌تر از قطب جنوب شده بود، سرانجام طی این هفته بسته می‌شود.

ازون مانند یک سپر عمل می‌کند و نور ماوراء بنفش خورشید را جذب می‌کند. فقدان آن به این معنی است که مقدار بیشتری از این تشعشعات پرانرژی به زمین می‌رسد، جایی که می‌تواند به سلول‌های زنده آسیب برساند.

لایه ازون در اثر واکنش‌های شیمیایی که توسط انرژی خورشیدی انجام می‌شوند، تخلیه می‌شود و موجب می‌شود مواد شیمیایی ساخت بشر در جو زمین باقی بماند.

لایه اُزون یا اُزون‌سپهر لایه‌ای‌ است در ارتفاع ۲۰ تا ۳۰ کیلومتری سطح زمین که بسته به شرایط فصلی و آب ‌و هوایی، ضخامت آن تغییر می‌کند. لایه ازون به ضخامت ۳۰۰ دابسون معادل با سه میلی‌متر در لایه استراتوسفر جو زمین، با غلظت بالایی از مولکول ازون(O۳) در سال ۱۹۱۳ توسط دو فیزیکدان فرانسوی به نام‌های "شارل فابری" و "آنری بویسون" کشف شد. این لایه با جذب ۹۵ تا ۹۹٫۹ درصد از پرتوهای فرابنفش خورشید، موجب ادامه زندگی بر روی کره زمین می‌شود. لایه ازون پرتوهای پرانرژی فرابنفش را جذب کرده و آنها را به شکل پرتوهای فروسرخ درمی‌آورد و به سطح زمین می‌فرستد.

در اوایل سال ۱۹۳۰، ترکیباتی به نام کلروفلوئوروکربن‌ها(سی‌اف‌سی‌ها) در ایالات متحده آمریکا اختراع ‌شدند و در صنعت مورد استفاده قرار گرفتند. این ترکیبات به استراتوسفر راه یافتند و عناصر کلر و برم موجود در آنها طی واکنش‌های شیمیایی موجب تخریب تدریجی لایه ازون شد. به ویژه، لایه ازون بر فراز قطب جنوب به شدت کاهش یافت.

چرخه ازون-اکسیژن بیان می‌کند که پرتوهای فرابنفش به مولکول اکسیژن برخورد کرده و پیوند میان مولکول‌های اکسیژن را می‌شکند. اتم‌های حاصل با مولکول اکسیژن دیگری واکنش داده و مولکول ازون را تشکیل می‌دهند. سطح ازون با تغییر فصل‌ها، وزش باد و تغییرات خورشید نیز تغییر می‌یابد. ۱۰ درصد مولکول‌های ازون هواکره در لایه تروپوسفر قرار دارند و بر خلاف ازون موجود در استراتوسفر، آلاینده به‌ شمار می‌آیند و آسیب‌هایی به بافت‌های زیستی انسان و دیگر جانوران می‌رسانند.

ازون یک مولکول نسبتاً ناپایدار است که از سه اتم اکسیژن تشکیل شده‌ است. لایه ازون از تجمع این مولکول‌ها پدید آمده‌ است. اگرچه این لایه بخش کوچکی از هواکره زمین را در بر می‌گیرد، اما بسیار مهم است و سبب ادامه زندگی بر روی زمین می‌شود. این مولکول از واکنش میان مولکول اکسیژن و نور خورشید به وجود می‌آید. این مؤثرترین فرآیندی است که در لایه استراتوسفر در ارتفاع ۱۵ تا ۵۰ کیلومتری بالاتر از سطح زمین رخ می‌دهد.

واحد اندازه‌گیری غلظت ازون، "دابسون" است. یک واحد دابسون برابر با تعداد مولکول‌های مورد نیاز برای ایجاد یک لایه ازون خالص به ضخامت ۰٫۰۱ میلی‌متر در دمای صفر درجه سلسیوس و با فشار یک اتمسفر است. ضخامت متوسط لایه ازون حدود ۳۰۰ دابسون است و سه میلی‌متر ضخامت دارد.

کلروفلوئوروکربن‌ها(سی‌اف‌سی‌ها) باعث کاهش مولکول‌های ازون در استراتوسفر زمین شده‌اند. این ترکیب همانطور که گفته شد در اوایل سال ۱۹۳۰ توسط ایالات متحده آمریکا اختراع ‌شد و در برنامه‌های صنعتی، تجاری و خانگی مورد استفاده قرارگرفت و به زودی به سراسر جهان نیز راه‌ یافت. این ترکیبات، پایدار و غیرقابل سوختن هستند و با ترکیبات شیمیایی دیگر واکنش نمی‌دهند و ارزان‌قیمت هستند. این ویژگی‌های مطلوب ایمنی‌بخش، موجب شد که این ترکیبات در بسیاری از وسایل کاربردی و سردکننده‌ها در واحدهای تجاری و خانگی مورد استفاده قرار گیرد و به تدریج، متقاضیان محصولات آن روز به روز افزایش‌ یافت. این ترکیبات می‌توانند به وسیله باد به استراتوسفر زمین راه ‌یابند. از آنجا که این ترکیبات دارای کلر و برم هستند، می‌توانند به لایه نگهبان ازون آسیب‌ بزنند.

با رسیدن سی‌اف‌سی به استراتوسفر، کلر موجود در این ترکیب می‌تواند با ازون هواکره واکنش دهد و ترکیبی به نام کلر مونواکسید به وجود آورد. دو اتم دیگر ازون نیز به مولکول اکسیژن تبدیل می‌شوند. کلر مونوکسید ایجاد شده، می‌تواند با اتم اکسیژن واکنش ‌دهد و یک اتم کلر و یک مولکول اکسیژن به وجود آورد. این کار بارها و بارها صورت می‌گیرد و موجب تخریب لایه ازون می‌شود.

در سال ۱۹۸۷، سازمان ملل متحد توافق‌نامه‌ای جهانی برای متوقف‌ کردن تولید، فروش و پخش سی‌اف‌سی‌ها تهیه‌ کرد. این توافق‌نامه به "توافق‌نامه مونترال" یا "پروتکل مونترال" معروف است. اتحادیه اروپا اما برای حفاظت از لایه ازون گامی فراتر از الزامات توافقنامه مونترال برداشت و تولید سی‌اف‌سی‌ها را متوقف کرد و ترکیبات تازه‌ای به نام هیدروکلروفلوئوروکربن‌ها(اچ‌سی‌اف‌سی‌ها) به وجود آمدند و استفاده از آنها به سطح خاصی محدود شد.

اندازه حفره سالانه لایه ازون که در تابستان نیم‌کره جنوبی شکل می‌گیرد، به شدت به شرایط آب و هوایی وابسته است و در اثر سرما افزایش می‌یابد.

با وجود این نوسانات طبیعی، کارشناسان انتظار دارند که این حفره تا سال ۲۰۵۰ به دلیل پایبندی کشورها به توافق‌نامه سال ۱۹۸۷ به شکل دائمی بسته شود.

حفره کنونی که به طور غیرعادی بزرگ بوده است، در مسیری است که تنها چند روز کمتر از نمونه مشابه خود در سال گذشته که طولانی‌ترین حفره ثبت شده از سال ۱۹۷۹ بود، دوام خواهد آورد.

بر اساس گزارش‌ها، حفره امسال نهمین حفره بزرگ تاریخ بوده است که وسعت آن به ۸.۸ میلیون مایل مربع رسید.

کارشناسان می‌گویند، در واقع این حفره در بیشترین وسعت خود به اندازه مساحت قطب جنوب و اروپا شده بود.

در مقابل، حفره سال ۲۰۲۰ یازدهمین حفره بزرگ تاریخ با ۸.۷ میلیون مایل مربع وسعت بود. بزرگترین حفره نیز در سال ۱۹۹۸ با وسعت ۹.۴ میلیون مایل مربع شکل گرفت.

"وینسنت هنری پیوچ" مدیر سرویس نظارت بر جو کوپرنیک(CAMS)  گفت: هر دو حفره ازون قطب جنوب در سال ۲۰۲۰ و ۲۰۲۱ نسبتاً بزرگ و بسیار بادوام بوده‌اند. این دو حفره که طولانی‌تر از حد معمول عمر کردند، نشانه‌ای از عدم کارایی "پروتکل مونترال" نیستند، زیرا بدون وجود این پروتکل، این حفره‌ها حتی بزرگ‌تر هم می‌شدند. بلکه این به دلیل تنوع سالانه ناشی از شرایط هواشناسی و دینامیکی است که می‌تواند تأثیر مهمی بر بزرگی سوراخ ازون داشته باشد و بر بازیابی آن اثر بگذارد.

سرویس نظارت بر جو کوپرنیک همچنین میزان اشعه فرابنفشی را که به سطح زمین می‌رسد، زیر نظر دارد و در هفته‌های اخیر شاخص‌های فرابنفش بسیار بالایی(بیش از هشت) را در بخش‌هایی از قطب جنوب که در زیر سوراخ ازون قرار دارند، گزارش کرده است. (شاخص سطح هشت اشعه فرابنفش برای انسان به معنای خطر بسیار بالای آسیب ناشی از قرار گرفتن در معرض آفتاب بدون محافظت است.)

تخریب و تخلیه لایه ازون برای اولین بار توسط دانشمندان در دهه ۱۹۷۰ شناسایی شد و مشخص شد که بیشتر از آن چیزی است که عوامل طبیعی مانند دما، آب و هوا و فوران‌های آتشفشانی در آن دخیل هستند. در عوض، مشخص شد که مواد شیمیایی ساخت بشر به ویژه سردکننده‌های هالوکربن و کلروفلوئوروکربن‌ها(CFC)  آن را تشدید می‌کنند و همانطور که اشاره شد، در سال ۱۹۸۷، تولید و مصرف این ترکیبات بر اساس معاهده بین‌المللی موسوم به "پروتکل مونترال" به تدریج متوقف شد. با این حال، این واقعیت که بسیاری از مواد مخرب لایه ازون می‌توانند برای چندین دهه در لایه استراتوسفر باقی بمانند، به این معنی است که روند بازیابی لایه ازون بسیار کند است.

در واقع، کارشناسان پیش‌بینی کرده‌اند که تا دهه ۲۰۶۰ طول می‌کشد تا مواد مضر مورد استفاده در سرکننده‌ها و قوطی‌های اسپری به طور کامل از جو ناپدید شوند.

دکتر "پیوچ" گفت: سرویس نظارت بر جو کوپرنیک با ارائه داده‌های قابل اعتماد و قابل دسترسی برای عموم بر اساس انواع مختلف مشاهدات ماهواره‌ای و مدل‌سازی‌های عددی، لایه ازون را رصد و نظارت می‌کند.

وی افزود: این کار، نظارت بر آغاز، توسعه و بسته شدن سالانه سوراخ‌های لایه ازون را به روشی دقیق امکان‌پذیر می‌کند.

وی ادامه داد: داده‌های جمع‌آوری‌ شده، همراه با پیش‌بینی‌های ما به ما امکان می‌دهد لایه ازون را دنبال کرده و وضعیت آن را با ۴۰ سال گذشته مقایسه کنیم.