۴۰ سال پس از کشف سوراخ ازون؛ روایتی از نجات زمین

چهار دهه پیش در یکی از همین روزها، سه دانشمند بریتانیایی به پدیده‌ای عجیب و کاملاً غیرمنتظره در آسمان جنوبگان پی بردند؛ کشفی که به‌قول خودشان کاملاً «تصادفی» بود، اما به یکی از بزرگ‌ترین دستاوردهای ژئوفیزیکی قرن بیستم و سپس، به سرآغاز یکی از مهم‌ترین داستان‌های علمی معاصر تبدیل شد.

۱۶ مه ۱۹۸۵، گروهی از پژوهشگران در مقاله‌ای در اعلام کردند که لایه‌ی ازون برفراز جنوبگان دچار شکاف شده است. این کشف حاصل سال‌ها پژوهش و پایش مستمر سه پژوهشگر از پروژه‌ی «بررسی جنوبگان بریتانیا» بود: جو فارمن، برایان گاردینر و جاناتان شنکلین. این سه با استفاده از اسپکتروفتومتر دابسون، ابزاری متعلق به دهه‌ی ۱۹۲۰ برای اندازه‌گیری ازون جوی، غلظت ازون جو را اندازه‌گیری کردند. اگرچه این ابزار بسیار مبتدی بود، داده‌هایی حیاتی در اختیار دانشمندان قرار داد. در نهایت، داده‌ها به شکل‌گیری نخستین معاهده جهانی برای مقابله با بحران زیست‌محیطی لایه اوزون، یعنی پیمان مونترال منجر شد و تمام کشورهای جهان به آن پیوستند.

نخست، هدف پژوهشگران کشف پدیده‌ای خارق‌العاده نبود، بلکه آن‌ها دستیابی به درکی دقیق‌تر از جو جنوبگان را دنبال می‌کردند. بااین‌حال، از سال ۱۹۸۱ به بعد، داده‌ها الگوهایی نگران‌کننده و توجیه‌ناپذیر را به نمایش گذاشتند. جاناتان شنکلین در گفت‌وگو با توضیح داد که در تابستان با یک دابسون نو به منطقه رفت، زیرا تصور می‌کرد دستگاه قبلی خراب شده است. وی افزود: «برخی افراد بازخورد دادند که داده‌ها خارج از نمودار هستند. به نظر می‌رسید چیزی درست نیست، اما همزمان، کسی مطمئن نبود، می‌گفتیم شاید اتفاقی موقتی باشد.»

جاناتان شنکلین در حال استفاده از اسپکتروفتومتر دابسون.

نقطه‌ی عطف، زمانی رقم خورد که شنکلین داده‌های ده سال گذشته را که توسط فارمن جمع‌آوری شده بود، مرور کرد. او می‌گوید: «برگشتم و داده‌هایی را که از زمان انتشار گزارش اصلی فارمن ثبت شده بود، بررسی کردم و توانستم نشان دهم که این روند سامان‌مند و منسجم است. هر سال در فصل بهار، سطح ازون نسبت به سال قبل کمتر می‌شد.» پیش‌نویس مقاله‌ای که شنکلین نوشت، با سرعت به جرقه‌ی برای آغاز مطالعات گسترده‌تر تبدیل شد. او مقاله‌اش را نزد فارمن، گاردینر و رئیسشان برد و واکنش‌ها بلافاصله شروع شد.

لایه‌ی ازون که در ارتفاع ۱۵ تا ۳۰ کیلومتری از سطح قرار دارد، ناحیه‌ای از جو است که غلظت بالایی از گاز ازون را در خود جای داده است. این لایه با جذب پرتوهای فرابنفش خطرناک خورشید، مانند سپری نامرئی از حیات روی زمین محافظت می‌کند. فقدان سپر یا وجود هرگونه شکاف بزرگ در آن، می‌تواند سیاره را در معرض پرتوهای شدیدتری قرار دهد که به افزایش سرطان پوست، آب‌مروارید، اختلال در سیستم ایمنی و تخریب اکوسیستم‌ها منجر می‌شود؛ به‌ویژه در سطح پلانکتون‌های اقیانوسی که پایه‌ی زنجیره‌ی غذایی را تشکیل می‌دهند.

سطوح ازون در جنوبگان، تحت‌تأثیر تغییر فصل‌ها دچار نوسان می‌شود. در بهار جنوبگان (اوت تا اکتبر)، معمولاً غلظت آن به پایین‌ترین حد می‌رسد، سپس به‌تدریج بازیابی می‌شود و تا آغاز تابستان (دسامبر)، تقریباً به حالت عادی برمی‌گردد.

از دهه‌ی ۱۹۷۰، هشدارها درباره‌ی آسیب‌های احتمالی کلروفلوئوروکربن‌ها (CFC) به لایه‌ی ازون، توسط دانشمندان مطرح شده بود. این گازهای ساخت دست بشر، در افشانه‌ها و سامانه‌های سرمایشی استفاده می‌شدند. در آن زمان، باور عمومی بر این بود که اگر آسیبی هم وجود داشته باشد، در ارتفاعات بالای مناطق استوایی و در لایه‌هایی بالاتر از ۴۰ کیلومتری زمین رخ می‌دهد، زیرا در آن نواحی، تابش فرابنفش خورشید شدیدتر است و می‌تواند مولکول‌های کلروفلوئوروکربن را بشکند. بنابراین، اتم‌های کلر آزادشده، به‌طور کاتالیزوری ازون را تخریب می‌کنند.

نمودارهای اسپکتروفتومتر دابسون، سطوح تخریب در لایه ازون را نشان می‌دهند.

اما مقاله‌ی سال ۱۹۸۵، تمام فرضیه‌ها را به چالش کشید: تخریب ازون نه در استوا، بلکه در جنوبگان و با سرعتی نگران‌کننده در حال وقوع بود. علت اصلی این پدیده، در شرایط جوی خاص منطقه نهفته بود. سرمای شدید جو و تشکیل ابرهای استراتوسفری قطبی، شرایطی را ایجاد می‌کرد که ترکیبات کلر حاصل از کلروفلوئوروکربن‌ها بسیار واکنش‌پذیر می‌شد. با بازگشت نور خورشید در اوایل بهار، این ترکیبات با سرعت بالایی ازون را تجزیه می‌کردند و باعث نازک‌شدن شدید آن می‌شدند؛ پدیده‌ای که امروزه با عنوان «سوراخ ازون» شناخته می‌شود.

توضیحات شنکلین درباره‌ی واکنش‌های اولیه به پدیده‌ی سوراخ ازون، خواندنی است. او می‌گوید: «در ابتدا، نظریه‌های مختلفی درباره‌ی عامل این پدیده مطرح شد. برخی کارشناسان ماهواره‌ای معتقد بودند فعالیت‌های خورشیدی علت آن است. آن‌ها به‌اندازه‌ی شش سال داده در دست داشتند (یعنی نیمی از یک چرخه‌ی خورشیدی) و بر اساس همان داده‌ها، همبستگی معناداری میان این دو دیده می‌شد. اما همبستگی با علیت یکی نیست.»

تأیید علمی نهایی یافته‌های تیم در سال ۱۹۸۶ منتشر شد؛ زمانی که پژوهشگران آمریکایی در مقاله‌ای، پیچیدگی‌های شیمیایی پدیده‌ی سوراخ ازون را شرح دادند و نقش مستقیم کلروفلوئوروکربن‌ها در تخریب اوزون جنوبگان را اثبات کردند. یافته‌ها زنگ خطر جهانی را به صدا درآورد و جامعه‌ی بین‌المللی را بر آن داشت تا با برنامه‌ای جهانی، مصرف این مواد شیمیایی را کنار بگذارد.

پیمان مونترال: نخستین پیمان جهانی زیست‌محیطی

پیمان مونترال، نخستین معاهده جهانی زیست‌محیطی بود که واکنشی سریع و مؤثر به کشف سوراخ لایه‌ی ازون نشان داد. در سال ۱۹۸۷، تنها دو سال پس از کشف، ۱۹۷ کشور به‌همراه اتحادیه‌ی اروپا، پیمانی را امضا کردند که ممنوعیت استفاده از کلروفلوئوروکربن‌ها را به‌دنبال داشت و با افزودن بندهایی در راستای اقدامات احتیاطی، بستر قانونی را برای ممنوعیت مواد شیمیایی مخرب دیگری که هنوز اختراع نشده بودند، فراهم می‌کرد.

تا‌به‌امروز، پیمان مونترال تنها توافق سازمان ملل است که همه‌ی کشورهای جهان آن را تصویب کرده‌اند. کوفی عنان، دبیرکل پیشین سازمان ملل، این معاهده را «احتمالاً موفق‌ترین توافق بین‌المللی تاکنون» خوانده است.

موفقیت سریع پیمان مونترال در مقایسه با روند کند و پرفرازونشیب مقابله با بحران اقلیمی، بسیار چشمگیر بود. دلیل موفقیت سریع معاهده، در راه‌حل آشکار و ساده‌اش نهفته بود. مهم‌تر از همه، اجرای پیمان نیازی به تغییرات اساسی در سبک زندگی مردم نداشت و وضعیت موجود نیز تا حد زیادی حفظ می‌شد. شنکلین می‌گوید: «پای منافع سیاسی و اقتصادی چشمگیری نیز در میان بود.»

نازک‌شدن لایه‌ی ازون، باعث افزایش عبور تابش فرابنفش (UV) به سطح زمین و در نتیجه، به افزایش موارد ابتلا به سرطان پوست و آب‌مروارید منجر می‌شود. به همین دلیل، این موضوع به مسئله‌ای حیاتی در حوزه‌ی سلامت عمومی تبدیل شد و سرطان، همواره به‌عنوان یکی از مسائل جدی سیاسی باقی ماند. تولیدکنندگان کلروفلوئوروکربن‌ها نیز تمایلی به مقاومت در برابر معاهده نداشتند، چراکه حق ثبت اختراع این ماده به پایان عمر ۵۰ ساله‌ی خود نزدیک می‌شد و تولید جایگزین‌ها، امکان کسب درآمد بیشتری را برای آن‌ها به‌همراه داشت.

به‌طور کلی، اقدام سریع و مبتنی بر شواهد علمی، باعث شد که در طول چهار دهه‌ی گذشته، سوراخ لایه‌ی ازون به‌تدریج کاهش یابد و چشم‌انداز ترمیم کامل آن نیز به شرط کنترل تهدیدهای جدید، مطرح شود.

سوراخ ازون چه زمانی به‌طور کامل ترمیم می‌شود؟

اما آیا روزی می‌آید که شاهد ترمیم کامل سوراخ لایه‌ی ازون باشیم؟ پروفسور جان پایل، شیمی‌دان جوی و مدیر پیشین مرکز علوم جوی که نقش برجسته‌ای در تدوین پیمان مونترال داشت، پاسخ می‌دهد: «انتظار می‌رود ترمیم تا نیمه‌ی دوم قرن جاری تکمیل شود.»

پایل می‌افزاید: «سرعت فرایند بازیابی سوراخ لایه‌ی ازون کند است، زیرا برخی گازهای مخرب عمری بسیار طولانی دارند و نوسانات سالانه، تشخیص دقیق روند بهبودی را دشوار می‌کنند. با‌این‌حال، در مجموع نتایج امیدوارکننده است.»

تصویرسازی سه بعدی سوراخ لایه ازون بالای جنوبگان در سال ۲۰۲۴.

با‌این‌وجود، دلایل محکمی برای احتیاط وجود دارد. اگرچه سوراخ لایه‌ی ازون در مسیر بهبودی قرار دارد، همچنان آسیب‌پذیر باقی مانده است. در سال‌های اخیر، کشف ردپای انتشار غیرمجاز موادی مانند تری‌کلروفلوئورومتان (CFC-11) از چین، نشانه‌ای نگران‌کننده از پایبندنبودن به توافق جهانی است. همچنین، تغییرات اقلیمی نیز ممکن است این روند را تحت‌تأثیر قرار دهد، زیرا تغییر دما و الگوهای گردش جو، فرآیند شکل‌گیری و تخریب ازون را نیز دستخوش تغییر می‌کند.

افزون‌بر‌این، پژوهش‌ها حاکی از آن است که پرتاب و بازگشت فزاینده‌ی ماهواره‌ها در سال‌های اخیر، ممکن است لایه‌ی ازون را هم در زمان پرتاب و هم در زمان ورود مجدد به جو، در معرض خطر آسیب بیشتر قرار داده باشد.

با وجود تمام چالش‌ها، پیمان مونترال همچنان یکی از درخشان‌ترین نمونه‌های همکاری جهانی برای مقابله با بحران‌های زیست‌محیطی به‌شمار می‌رود. توافق جهانی نشان داد که در پرتوی شواهد علمی، سیاست‌گذاری هماهنگ و تعهد جمعی، امکان ایجاد تغییرات معنادار نیز تحقق می‌یابد. اما متأسفانه، مقابله با بحران ، مسیر بسیار پیچیده‌تری بر سر راه خود دارد.

تغییرات اقلیمی: داستانی متفاوت

داستان تغییرات اقلیمی کاملاً متفاوت است. پروفسور پایل تأکید می‌کند که مقابله با بحران اقلیم، بسیار دشوارتر از بحران ازون است. نمونه‌ی موفقیت‌آمیز پیمان مونترال، نشان داد که می‌توان با گام‌های کوچک آغاز کرد و با پیشرفت علم و افزایش مشارکت جهانی، مسیر را ادامه داد. اما چنین روندی، به دلیل پیچیدگی‌های بسیار موضوع اقلیم، درباره‌ی تغییرات اقلیمی محقق نشده است.

بحران ازون، محدود به گروهی مشخص از مواد شیمیایی بود که جایگزین‌های مشخصی نیز برای آن‌ها وجود داشت، اما تغییرات اقلیمی تقریباً تمام ابعاد اقتصاد جهانی را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد. مقابله با این بحران، نیازمند دگرگونی عمیق و پایدار در تولید، حمل‌ونقل، مصرف انرژی، تغذیه و ساخت‌وساز است. نکته‌ی نگران‌کننده، این است که سیاستمداران اغلب تمایلی به پذیرش هزینه‌های کوتاه‌مدت برای پیشگیری از پیامدهای بلندمدت ندارند.

در پایان، شنکلین هشدار می‌دهد: «این درسی است که سیاستمداران هنوز نیاموخته‌اند؛ وقتی با رشد نمایی مواجه هستید، هرچقدر که زودتر جلوی آن را بگیرید، مشکلات آینده را کاهش می‌دهید. اما آن‌ها نمی‌خواهند چنین کاری بکنند.»