Een voorheen onbekend verband tussen geologische atmosferische koolstofdioxidecycli en het fluctuerende vermogen van de oceaankorst om koolstofdioxide op te slaan, is ontdekt door twee geowetenschappers van de Universiteit van Sydney.

Prof Dietmar Müller en Dr Adriana Dutkiewicz van de Sydney Informatics Hub en de School of Geosciences rapporteren hun ontdekking in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

Velen van ons zijn bekend met de Slow Movement-filosofie, waaronder langzaam leven, langzaam koken, langzame mode, en zelfs langzame tv. Maar de meesten van ons zouden niet hebben gehoord van de langzame koolstofcyclus, dat gaat over de langzame beweging van koolstof tussen de vaste aarde en de atmosfeer.

De langzame koolstofcyclus dateert van vóór de mens en vindt plaats over tientallen miljoenen jaren, gedreven door een reeks chemische reacties en tektonische activiteit. De langzame koolstofcyclus maakt deel uit van de levensverzekering van de aarde, omdat het de bewoonbaarheid van de planeet heeft behouden gedurende een reeks broeikasklimaten die worden onderbroken door ijstijden.

Een idee is dat wanneer de atmosferische koolstofdioxide stijgt, de verwering van aan de atmosfeer blootgesteld continentaal gesteente neemt toe, uiteindelijk kooldioxide naar beneden halen en de aarde weer afkoelen.

Minder bekend is dat verwering ook in de diepe oceanen voorkomt. Jong, heet, vulkanische oceaankorst is onderhevig aan verwering door de circulatie van zeewater door scheuren en open ruimtes in de korst. Mineralen zoals calciet, die koolstof vastleggen in hun structuur, vormen zich geleidelijk in de korst uit het zeewater.

Recent werk heeft aangetoond dat de efficiëntie van dit verweringsproces op de zeebodem afhangt van de temperatuur van het water op de bodem van de oceaan - hoe heter het is, hoe meer koolstofdioxide wordt opgeslagen in de oceaankorst.

Prof Müller legt uit:"Om erachter te komen hoe dit proces bijdraagt ​​aan de langzame koolstofcyclus, we reconstrueerden de gemiddelde bodemwatertemperatuur van de oceanen door de tijd heen, en stopte het in een wereldwijd computermodel voor de evolutie van de oceaankorst in de afgelopen 230 miljoen jaar. Dit stelde ons in staat om te berekenen hoeveel koolstofdioxide is opgeslagen in elk nieuw stuk korst dat ontstaat door verspreiding op de zeebodem."

Dr. Dutkiewicz voegt toe:"Ons platentektonisch model stelt ons ook in staat om elk pakket oceaanbodem te volgen totdat het uiteindelijk zijn eindbestemming bereikt - een subductiezone. In de subductiezone, de korst en zijn calciet worden teruggevoerd naar de aardmantel, het vrijgeven van een deel van de koolstofdioxide in de atmosfeer door vulkanen."

Het computermodel laat zien dat het vermogen van de oceaankorst om koolstofdioxide op te slaan in de loop van de tijd verandert met een regelmatige periodiciteit van ongeveer 26 miljoen jaar.

Verschillende geologische verschijnselen, waaronder uitsterven, vulkanisme, zoutafzettingen en atmosferische kooldioxidefluctuaties die onafhankelijk van het geologische record zijn gereconstrueerd, vertonen allemaal cycli van 26 miljoen jaar.

Een eerdere hypothese had deze fluctuaties toegeschreven aan cycli van kosmische buien, verondersteld om de oscillatie van het zonnestelsel rond het vlak van de Melkweg weer te geven.

Prof Müller zegt:"Ons model suggereert dat de karakteristieke periodiciteit van 26 miljoen jaar in de langzame koolstofcyclus in plaats daarvan wordt aangedreven door fluctuaties in de verspreidingssnelheden van de zeebodem die op hun beurt de capaciteit van de oceaankorst om koolstofdioxide op te slaan veranderen. Dit roept de volgende vraag op:wat drijft uiteindelijk deze fluctuaties in de productie van aardkorst?"

subductie, het wegzinken van tektonische platen diep in de convecterende mantel, wordt beschouwd als de dominante drijvende kracht achter de platentektoniek. Hieruit volgt dat cycli in verspreidingssnelheden op de zeebodem moeten worden aangedreven door equivalente cycli in subductie.

Een analyse van het gedrag van subductiezones suggereert dat de drijvende kracht in de 26 miljoen-jarige periodiciteit afkomstig is van een episodicity in migratie van subductiezones. Dit onderdeel van de langzame koolstofcyclus moet worden ingebouwd in wereldwijde koolstofcyclusmodellen.

Een beter begrip van de langzame koolstofcyclus zal ons helpen te voorspellen hoe de aarde zal reageren op de door de mens veroorzaakte stijging van koolstofdioxide in de atmosfeer. Het zal ons helpen de vraag te beantwoorden:in hoeverre zullen de continenten, oceanen en de oceaankorst op den duur de extra koolstofdioxide opnemen?