Оксфордский университет недавно провел исследование, которое бросает вызов убеждению, что естественное выветривание горных пород действует как хранилище углекислого газа (CO2).
Вместо этого исследование предполагает, что он может служить важным источником углекислого газа, возможно, наравне с вулканическими выбросами. Эти результаты, опубликованные в Журнал о природесущественно влияет на то, как мы разрабатываем и понимаем сценарии изменения климата.
Породы содержат огромные запасы углерода в древних остатках растений и животных, живших миллионы лет назад. Это хранилище, часто называемое «геологическим углеродным циклом», представляет собой естественный термостат, регулирующий температуру Земли. Камни могут поглощать углекислый газ (CO2) во время химического выветривания, когда определенные минералы вступают в реакцию с умеренной кислотностью дождевой воды. Этот механизм уравновешивает текущие выбросы углекислого газа из вулканов по всему миру и является неотъемлемой частью врожденного углеродного цикла Земли. Этот естественный процесс имел жизненно важное значение для поддержания пригодной для жизни среды на нашей планете на протяжении более миллиарда лет.
Впервые это недавнее исследование выявило дополнительный естественный процесс, ответственный за выброс углекислого газа (CO2) из горных пород в атмосферу. Она показала, что этот процесс по важности равен выбросам углекислого газа, выделяемым вулканами по всему миру.
Этот процесс происходит, когда породы, первоначально образовавшиеся на древнем морском дне, где останки растений и животных были погребены в отложениях, всплывают на поверхность в результате таких событий, как горообразование (Гималаи или Анды).
Когда эти породы выходят на поверхность, они подвергают содержащийся в них органический углерод воздействию кислорода воздуха и воды, запуская реакции, в результате которых выделяется углекислый газ (CO2). Это означает, что выветрелые породы могли быть источником углекислого газа, вопреки тому, что считалось ранее, который считался хранилищем углекислого газа.
Измерение выбросов CO2 в результате выветривания органического углерода в горных породах оказалось непростой задачей. В новом исследовании ученые использовали микроэлемент рений, который высвобождается в воду, когда органический углерод в горных породах реагирует с кислородом. Взяв пробы речной воды для измерения уровня рения, они смогли определить количество выброшенного углекислого газа.
Исследователи предприняли два ключевых шага, чтобы распространить свои открытия на поверхность Земли. Сначала они подсчитали количество органического углерода в приповерхностных породах. Во-вторых, они определили области, где эти породы были наиболее подвержены эрозии, особенно в крутых горных районах.
Доктор Джесси Зондерван, исследователь, который руководил исследованием на факультете наук о Земле Оксфордского университета, сказал: «Задача заключалась в том, как объединить эти глобальные карты с данными о реках, учитывая при этом неопределенности. Мы передали все наши данные в суперкомпьютер в Оксфорд, чтобы смоделировать сложное взаимодействие между физическими, химическими и гидрологическими процессами. Собрав воедино эти массивные планетарные мозаики, мы можем, наконец, оценить общее количество углекислого газа, выбрасываемого в результате того, что эти камни блуждали и извергали свой древний углерод в воздух.
Это сравнение позволило им оценить потенциальное сокращение выбросов CO2, достигнутое за счет естественного выветривания силикатных минералов. Результаты выявили несколько важных областей, где выветривание служило источником углекислого газа, что затрудняет понимание роли выветривания в углеродном цикле.
Районы концентрации углекислого газа в основном расположены в горных хребтах, где наблюдается высокая скорость поднятия над уровнем моря, что приводит к обнажению осадочных пород. Глобальный выброс углекислого газа в результате выветривания органического углерода горных пород оценивается в 68 мегатонн углерода в год.
Это примерно в 100 раз меньше, чем текущие выбросы углекислого газа в результате сжигания ископаемого топлива, но «аналогично количеству углекислого газа». Он выбрасывается вулканами по всему миру, что означает, что он играет важную роль в естественном углеродном цикле Земли. .»
Выбросы углекислого газа (CO2) в результате процессов выветривания могли меняться на протяжении всей истории Земли. Например, в периоды горообразования, когда поднимались многие богатые органическими веществами породы, выброс углекислого газа мог быть более значительным, что потенциально могло повлиять на климат планеты в прошлом.
Текущие и будущие исследования направлены на то, как изменения в антропогенной эрозии и потеплении горных пород из-за антропогенных изменений климата могут усугубить естественное выделение углерода. Исследовательская группа решает один из ключевых вопросов: будет ли увеличиваться естественное выделение углекислого газа в следующем столетии.
Хотя выбросы углекислого газа в результате выветривания горных пород относительно невелики по сравнению с нынешними уровнями антропогенных выбросов, более полное понимание этих природных процессов повысит способность прогнозировать и управлять нашим общим углеродным балансом.
