俄罗斯堪察加半岛火热的河流。
广泛的火山链负责排放和清除大气中的二氧化碳 (CO2)，从而稳定地球表面的温度。
一个国际研究小组探索了过去 400 亿年地球、海洋和大气过程的综合影响。 他们的发现发表在期刊上 自然地球科学.
研究人员包括来自利兹大学、南安普顿大学、悉尼大学、 澳大利亚国立大学 (ANU) 和渥太华大学。
利兹地球与环境学院的合著者 Andrew Merdith 博士说：“这项工作低估了不同地球系统之间的连通性和依赖性的重要性，每个系统都发生在不同的时间和空间尺度上。
“不幸的是，不同系统之间的连接和响应不一定是瞬时的，影响可能会滞后它们的过程数百万年。”
像俄罗斯堪察加半岛这样的大陆火山弧正在迅速风化，随着地质时间的推移，从大气中去除二氧化碳。 图片来源：南安普顿大学的 Tom Gernon
锁住二氧化碳
地球表面岩石的自然分解和溶解称为化学风化。
这个过程非常重要，因为风化的产物——钙和镁等元素——通过河流冲入海洋，在那里它们形成锁定二氧化碳的矿物质。
这种反馈机制在地质时期调节大气中的二氧化碳水平，进而调节全球气候。
该报告的主要作者是南安普顿大学地球科学副教授、图灵研究所研究员 Tom Gernon 博士。
他说：“在这方面，地球表面的风化作用就像一个地质恒温器。
“但由于地球系统的复杂性，基础控制已被证明难以确定。”
“因此，了解地球系统响应中特定过程的相对影响一直是一个棘手的问题。”
为了解开复杂性，该团队构建了一个新颖的“地球网络”，结合了机器学习算法和最先进的板块构造重建。
这使他们能够确定地球系统内的主要相互作用，以及它们是如何随着时间演变的。
研究小组发现，大陆火山弧是过去 400 亿年风化强度的最重要驱动因素。
火山链
今天，大陆弧包括火山链，例如南美洲的安第斯山脉和美国的喀斯喀特山脉。
这些火山是地球上最高和最快的侵蚀特征。
由于火山岩破碎且具有化学反应性，它们会迅速风化并冲入海洋。
利兹的 Merdith 博士补充说：“板块构造重建描述了地球构造板块随着时间的推移的位置和运动，为我们的分析不仅可以进行而且有意义。”
“这是因为我们可以提取和近似一些构造参数，例如沿弧的火山脱气，以及通过改变大洋中脊新的洋壳而在海洋中储存碳。”
南安普顿大学地球化学教授、该研究的合著者马丁帕尔默说：“这是一种平衡行为。 一方面，这些火山喷出大量的二氧化碳，增加了大气中的二氧化碳含量。
“另一方面，这些火山通过快速风化反应帮助去除了碳。”
该研究对一个长期存在的概念提出了质疑，即地球在数千万年到数亿年的气候稳定性反映了海底风化和大陆内部之间的平衡。
地质拉锯战
主要作者格农博士补充说：“数据不支持将陆地和海底之间的地质拉锯战作为地球表面风化的主要驱动因素的想法。
“不幸的是，结果并不意味着大自然会将我们从气候变化中拯救出来。
“今天，大气中的二氧化碳水平比过去 2 万年的任何时候都要高，人为排放的二氧化碳排放量大约是火山二氧化碳排放量的 150 倍。
“在过去似乎拯救了地球的大陆弧根本没有达到帮助抵消当今二氧化碳排放所需的规模。”
但该团队的研究结果仍然为社会如何应对当前的气候危机提供了重要的见解。
人工增强的岩石风化——将岩石粉碎并散布在陆地上以加快化学反应速率——可以在从大气中安全去除二氧化碳方面发挥关键作用。
研究小组的研究结果表明，可以通过使用钙碱性火山材料（含有钙、钾和钠的那些）来优化部署这种方案，就像在大陆弧环境中发现的那样。
Gernon 博士补充说：“这绝不是解决气候危机的灵丹妙药——我们迫切需要根据 IPCC 缓解途径减少二氧化碳排放，完全停止。
“我们对长期风化反馈的评估可能有助于设计和评估大规模增强风化方案，这只是应对全球气候变化所需的步骤之一。”
有关这项研究的更多信息，请参阅火山作为地球长期气候的安全阀——稳定地表温度。
参考文献：Thomas M. Gernon、Thea K. Hincks、Andrew S. Merdith、Eelco J. Rohling、Martin R. Palmer、Gavin L. Foster、Clément P. Bataille 和 R. Dietmar Müller，23 年 2021 月 XNUMX 日，自然地球科学。
DOI: 10.1038/s41561-021-00806-0
