Hitel: NASA
A Cambridge Egyetem és az NTU Singapore tudósai azt találták, hogy a tektonikus lemezek lassított ütközései több szenet vonnak be a Föld belsejébe, mint azt korábban gondolták.
Azt találták, hogy a Föld belsejébe beszívott szén a szubdukciós zónákban – ahol a tektonikus lemezek ütköznek és belemerülnek a Föld belsejébe – hajlamos a mélységben elzárva maradni, ahelyett, hogy vulkáni kibocsátások formájában újra felszínre kerülne.
„Jelenleg viszonylag jól ismerjük a felszíni széntárolókat és a köztük lévő fluxusokat, de sokkal kevesebbet tudunk a Föld belső szénraktárairól, amelyek több millió éven keresztül keringetik a szenet.” -Stefan Farsang
Megjelent megállapítások, amelyeket Nature Communications, azt sugallják, hogy a vulkáni láncok alatt újrahasznosított szénnek csak körülbelül egyharmada jut vissza újrahasznosítás útján a felszínre, ellentétben a korábbi elméletekkel, amelyek szerint ami lemegy, az többnyire visszajön.
Az éghajlatváltozás elleni küzdelem egyik megoldása, hogy megtaláljuk a módját a CO-mennyiség csökkentésének2 a Föld légkörében. Azzal, hogy tanulmányozzák, hogyan viselkedik a szén a Föld mélyén, amely bolygónk szén-dioxid-tartalmának nagy részét tartalmazza, a tudósok jobban megérthetik a szén teljes életciklusát a Földön, és hogyan áramlik a légkör, az óceánok és a felszíni élet között.
A szénciklus legjobban érthető részei a Föld felszínén vagy annak közelében vannak, de a mély szénraktárak kulcsszerepet játszanak bolygónk lakhatóságának megőrzésében a légkör CO szabályozásával2 szinteket. „Jelenleg viszonylag jól ismerjük a felszíni széntárolókat és a köztük lévő áramlásokat, de sokkal kevesebbet tudunk a Föld belső szénraktárairól, amelyek a szén-dioxidot évmilliókon keresztül keringetik” – mondta Stefan Farsang, a kutatás vezető szerzője. PhD hallgató a Cambridge-i Földtudományi Tanszéken.
Számos módja van annak, hogy a szén visszakerüljön a légkörbe (mint CO2), de egyetlen út van, amelyen visszatérhet a Föld belsejébe: a lemezes szubdukción keresztül. Itt a felszíni szén, például tengeri kagylók és mikroorganizmusok formájában, amelyek zárják a légköri szén-dioxidot2 a héjukba, a Föld belsejébe kerül. A tudósok úgy gondolták, hogy ennek a szénnek a nagy része ezután CO formájában visszakerült a légkörbe2 vulkánok kibocsátásán keresztül. Az új tanulmány azonban feltárja, hogy a szubdukciós zónákban elnyelt kőzetekben végbemenő kémiai reakciók befogják a szenet, és mélyebbre juttatják a Föld belsejébe, megakadályozva, hogy egy része visszajusson a Föld felszínére.
A csapat egy sor kísérletet végzett az Európai Szinkrotron Sugárzási Létesítményben: „Az ESRF világelső létesítményekkel és az eredmények eléréséhez szükséges szakértelemmel rendelkezik” – mondta Simon Redfern társszerző, az NTU Szingapúri Tudományos Kollégiumának dékánja. "A létesítmény nagyon alacsony koncentrációt képes mérni ezeknek a fémeknek a számunkra érdekes magas nyomású és hőmérsékleti körülmények között." A szubdukciós zónák magas nyomásának és hőmérsékletének megismétlésére fűtött „gyémánt üllőt” használtak, amelyben két apró gyémánt üllőt a mintához nyomva extrém nyomást érnek el.
A munka alátámasztja az egyre több bizonyítékot arra vonatkozóan, hogy a karbonátos kőzetek, amelyek kémiai összetétele megegyezik a krétával, kevésbé kalciumban és magnéziumban gazdagabbak lesznek, ha mélyebbre jutnak a köpenybe. Ez a kémiai átalakulás a karbonátot kevésbé oldhatóvá teszi – vagyis nem szívódik be a vulkánokat ellátó folyadékokba. Ehelyett a karbonát nagy része mélyebbre süllyed a köpenyben, ahol végül gyémánttá válhat.
"Még mindig sok kutatásra van szükség ezen a területen" - mondta Farsang. "A jövőben arra törekszünk, hogy pontosítsuk becsléseinket a karbonát oldhatóságának vizsgálatával szélesebb hőmérséklet-, nyomás-tartományban és többféle folyadékösszetételben."
Az eredmények a karbonátképződés éghajlati rendszerünkben betöltött szerepének általánosabb megértéséhez is fontosak. „Eredményeink azt mutatják, hogy ezek az ásványok nagyon stabilak, és minden bizonnyal le tudják zárni a CO-t2 a légkörből szilárd ásványi formákká, amelyek negatív kibocsátást eredményezhetnek” – mondta Redfern. A csapat hasonló módszereket vizsgált a szén-dioxid-leválasztáshoz, amely mozgatja a légköri CO-t2 sziklákba és óceánokba raktározzák.
„Ezek az eredmények abban is segítenek, hogy jobban megértsük, hogyan zárjuk be a szenet a szilárd Földbe, a légkörből. Ha gyorsabban fel tudjuk gyorsítani ezt a folyamatot, mint ahogyan a természet kezeli, akkor az a klímaválság megoldásának útja lehet” – mondta Redfern.
Hivatkozás: Stefan Farsang, Marion Louvel, Chaoshuai Zhao, Mohamed Mezouar, Angelika D. Rosa, Remo N. Widmer, Xiaolei Feng, Jin Liu és Simon AT Redfern „Mély szénciklus a karbonátoldékonyság által korlátozva”, 14. július 2021. Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-021-24533-7
