信用：NASA
来自剑桥大学和新加坡南洋理工大学的科学家们发现，构造板块的慢动作碰撞会将更多的碳拖入地球内部，这比之前认为的要多。
他们发现，在俯冲带（构造板块碰撞并潜入地球内部）吸入地球内部的碳往往会被锁定在深处，而不是以火山排放的形式重新浮出水面。
“我们目前对地表碳储库和它们之间的通量有相对较好的了解，但对地球内部碳储量知之甚少，这些碳储量在数百万年内循环。” ——斯特凡·法桑
他们的发现发表在 自然通讯，表明只有大约三分之一的火山链下回收的碳通过回收返回到地表，这与以前的理论形成鲜明对比，即大部分下降的碳会重新上升。
应对气候变化的解决方案之一是找到减少二氧化碳排放量的方法2 在地球的大气层中。 通过研究碳在地球深处的行为，地球深处拥有我们星球的大部分碳，科学家们可以更好地了解地球上碳的整个生命周期，以及它如何在大气、海洋和地表生命之间流动。
碳循环中最了解的部分位于或接近地球表面，但深层碳储存通过调节大气中的二氧化碳在维持地球宜居性方面发挥着关键作用2 水平。 “我们目前对碳的表面储层及其之间的通量有相对较好的了解，但对地球内部的碳储存知之甚少，这些碳储存在数百万年内循环碳，”主要作者 Stefan Farsang 说，他在研究期间进行了研究。剑桥大学地球科学系博士生。
有多种方式可以将碳释放回大气中（如 CO2) 但只有一条路径可以返回地球内部：通过板块俯冲。 在这里，表面碳，例如以贝壳和微生物的形式锁定大气中的二氧化碳2 进入它们的壳，被引导到地球内部。 科学家们认为这些碳中的大部分随后以二氧化碳的形式返回大气2 通过火山的排放。 但这项新研究表明，在俯冲带吞噬的岩石中发生的化学反应会捕获碳并将其送入地球内部更深处——阻止其中一些回到地球表面。
该团队在欧洲同步加速器辐射设施进行了一系列实验，“ESRF 拥有世界领先的设施和我们获得结果所需的专业知识，”合著者、新加坡南洋理工大学理学院院长 Simon Redfern 说, “该设施可以在我们感兴趣的高压和高温条件下测量这些金属的极低浓度。” 为了复制俯冲带的高压和高温，他们使用了一个加热的“金刚石砧”，通过将两个微小的金刚石砧压在样品上来实现极端压力。
这项工作支持越来越多的证据表明，与白垩具有相同化学成分的碳酸盐岩石在深入地幔时变得不那么富含钙而富含镁。 这种化学转化使碳酸盐的溶解度降低——这意味着它不会被吸入供给火山的流体中。 相反，大部分碳酸盐沉入地幔深处，最终可能变成钻石。
“在这个领域还有很多研究要做，”法桑说。 “未来，我们的目标是通过研究碳酸盐在更广泛的温度、压力范围和多种流体成分中的溶解度来完善我们的估计。”
这些发现对于更普遍地理解碳酸盐形成在我们的气候系统中的作用也很重要。 “我们的结果表明，这些矿物质非常稳定，当然可以锁定二氧化碳2 从大气转化为可能导致负排放的固体矿物形式，”雷德芬说。 该团队一直在研究使用类似的方法进行碳捕获，从而移动大气中的二氧化碳2 储存在岩石和海洋中。
“这些结果还将帮助我们了解更好的方法将碳锁定在固体地球中，远离大气层。 如果我们能够比大自然更快地加速这一过程，它可能证明是帮助解决气候危机的一条途径，”雷德芬说。
参考文献：Stefan Farsang、Marion Louvel、Chaoshuai Zhao、Mohamed Mezouar、Angelika D. Rosa、Remo N. Widmer、Xiaolei Feng、Jin Liu 和 Simon AT Redfern 撰写的“受碳酸盐溶解度限制的深碳循环”，14 年 2021 月 XNUMX 日， 自然通讯.
DOI: 10.1038/s41467-021-24533-7
