Krediet: NASA
Wetenskaplikes van Cambridge Universiteit en NTU Singapoer het gevind dat stadige botsings van tektoniese plate meer koolstof na die aarde se binneland insleep as wat voorheen gedink is.
Hulle het gevind dat die koolstof wat in die Aarde se binnekant by subduksiesones getrek word - waar tektoniese plate bots en in die Aarde se binneland duik - geneig is om op die diepte weggesluit te bly, eerder as om weer op te duik in die vorm van vulkaniese emissies.
"Ons het tans 'n betreklik goeie begrip van die oppervlakreservoirs van koolstof en die vloede tussen hulle, maar weet baie minder van die Aarde se binne-koolstofstore, wat koolstof oor miljoene jare siklus." —Stefan Farsang
Hul bevindings, gepubliseer in Nature Kommunikasie, stel voor dat slegs ongeveer 'n derde van die koolstof wat onder vulkaniese kettings herwin word, na die oppervlak terugkeer via herwinning, in teenstelling met vorige teorieë dat wat afgaan, meestal terugkom.
Een van die oplossings om klimaatsverandering aan te pak, is om maniere te vind om die hoeveelheid CO te verminder2 in die aarde se atmosfeer. Deur te bestudeer hoe koolstof optree in die diep Aarde, wat die meerderheid van ons planeet se koolstof huisves, kan wetenskaplikes die hele lewensiklus van koolstof op Aarde beter verstaan, en hoe dit tussen die atmosfeer, oseane en lewe op die oppervlak vloei.
Die beste verstaanbare dele van die koolstofsiklus is by of naby die aarde se oppervlak, maar diep koolstofstore speel 'n sleutelrol in die handhawing van die bewoonbaarheid van ons planeet deur atmosferiese COXNUMX te reguleer2 vlakke. "Ons het tans 'n betreklik goeie begrip van die oppervlakreservoirs van koolstof en die vloede tussen hulle, maar weet baie minder van die Aarde se binne-koolstofvoorrade, wat koolstof oor miljoene jare heen kringloop," sê hoofskrywer Stefan Farsang, wat die navorsing gedoen het terwyl 'n PhD-student aan Cambridge se Departement Aardwetenskappe.
Daar is 'n aantal maniere waarop koolstof terug na die atmosfeer vrygestel kan word (soos CO2) maar daar is net een pad waarin dit na die Aarde se binneland kan terugkeer: via plaatsubduksie. Hier is oppervlakkoolstof, byvoorbeeld in die vorm van skulpe en mikro-organismes wat atmosferiese CO gesluit het2 in hul skulpe, word na die aarde se binnekant gekanaliseer. Wetenskaplikes het gedink dat baie van hierdie koolstof dan as CO na die atmosfeer teruggekeer is2 deur emissies van vulkane. Maar die nuwe studie onthul dat chemiese reaksies wat plaasvind in rotse wat by subduksiesones ingesluk word, koolstof vasvang en dit dieper in die Aarde se binneland stuur - en keer dat sommige daarvan terugkom na die Aarde se oppervlak.
Die span het 'n reeks eksperimente by die Europese Sinchrotron Bestralingsfasiliteit uitgevoer, "Die ESRF het wêreldleierfasiliteite en die kundigheid wat ons nodig gehad het om ons resultate te kry," sê mede-outeur Simon Redfern, Dekaan van die Wetenskapkollege by NTU Singapoer , "Die fasiliteit kan baie lae konsentrasies van hierdie metale meet by die hoë druk en temperatuur toestande wat vir ons van belang is." Om die hoë drukke en temperature van subduksiesones te herhaal, het hulle 'n verhitte 'diamant aambeeld' gebruik, waarin uiterste druk bereik word deur twee klein diamantaambeelde teen die monster te druk.
Die werk ondersteun groeiende bewyse dat karbonaatgesteentes, wat dieselfde chemiese samestelling as kryt het, minder kalsiumryk en meer magnesiumryk word wanneer dit dieper in die mantel gekanaliseer word. Hierdie chemiese transformasie maak karbonaat minder oplosbaar - wat beteken dat dit nie ingetrek word in die vloeistowwe wat vulkane voorsien nie. In plaas daarvan sink die meerderheid van die karbonaat dieper in die mantel in waar dit uiteindelik diamant kan word.
"Daar is nog baie navorsing wat op hierdie gebied gedoen moet word," het Farsang gesê. "In die toekoms beoog ons om ons skattings te verfyn deur karbonaatoplosbaarheid in 'n groter temperatuur, drukreeks en in verskeie vloeistofsamestellings te bestudeer."
Die bevindinge is ook belangrik om die rol van karbonaatvorming in ons klimaatstelsel meer algemeen te verstaan. “Ons resultate toon dat hierdie minerale baie stabiel is en beslis CO kan toesluit2 uit die atmosfeer na vaste mineraalvorme wat negatiewe emissies tot gevolg kan hê,” het Redfern gesê. Die span het gekyk na die gebruik van soortgelyke metodes vir koolstofopvang, wat atmosferiese COXNUMX beweeg2 in berging in rotse en die oseane.
“Hierdie resultate sal ons ook help om beter maniere te verstaan om koolstof in die vaste aarde, uit die atmosfeer, vas te sluit. As ons hierdie proses vinniger kan versnel as wat die natuur dit hanteer, kan dit 'n roete wees om die klimaatkrisis te help oplos,” het Redfern gesê.
Verwysing: "Diep koolstofsiklus beperk deur karbonaatoplosbaarheid" deur Stefan Farsang, Marion Louvel, Chaoshuai Zhao, Mohamed Mezouar, Angelika D. Rosa, Remo N. Widmer, Xiaolei Feng, Jin Liu en Simon AT Redfern, 14 Julie 2021, Nature Kommunikasie.
DOI: 10.1038/s41467-021-24533-7
