De verwering van rotsen aan het aardoppervlak kan minder broeikasgassen uit de atmosfeer verwijderen dan eerdere schattingen, zegt nieuw onderzoek van de Universiteit van Cambridge.

De bevindingen, gepubliceerd in PNAS , suggereren het natuurlijke mechanisme van de aarde voor het verwijderen van koolstofdioxide (CO ₂ ) uit de atmosfeer via de verwering van rotsen kan in feite zwakker zijn dan wetenschappers hadden gedacht - waardoor de exacte rol van rotsen bij het verminderen van de opwarming gedurende miljoenen jaren in twijfel wordt getrokken.

Het onderzoek suggereert ook dat er mogelijk een voorheen onbekende gootsteen is die CO . trekt ₂ van de atmosfeer en het beïnvloeden van klimaatveranderingen over lange tijdschalen, die onderzoekers nu hopen te vinden.

Verwering is het proces waarbij atmosferisch koolstofdioxide rotsen afbreekt en vervolgens vast komt te zitten in sediment. Het is een belangrijk onderdeel van de koolstofcyclus van onze planeet, het transporteren van koolstofdioxide tussen het land, zee en lucht, en het beïnvloeden van de mondiale temperatuur.

"Het weer is als een planetaire thermostaat - het is de reden waarom de aarde bewoonbaar is. Wetenschappers hebben lang gesuggereerd dat dit de reden is waarom we geen op hol geslagen broeikaseffect hebben zoals op Venus, "zei hoofdauteur Ed Tipper van Cambridge's Department of Earth Sciences. Door koolstofdioxide op te sluiten in sedimenten, verwering verwijdert het uit de atmosfeer over lange tijdschalen, het broeikaseffect te verminderen en de temperatuur op aarde te verlagen.

De nieuwe berekeningen van het team laten zien dat, over de wereld, verweringsfluxen zijn tot 28% overschat, met de grootste impact op rivieren in bergachtige gebieden waar rotsen sneller worden afgebroken.

Ze melden ook dat drie van de grootste riviersystemen op aarde, inclusief de naburige Gele en Salween Rivieren met hun oorsprong op het Tibetaanse Plateau en de Yukon Rivier in Noord-Amerika, absorbeer geen kooldioxide over lange tijdschalen - zoals werd gedacht.

Decennialang wordt het Tibetaanse plateau ingeroepen als een lange termijn opslagplaats voor koolstof en als bemiddelaar van het klimaat. Ongeveer 25% van het sediment in de wereldzeeën is afkomstig van het plateau.

"Een van de beste plaatsen om de koolstofcyclus te bestuderen zijn rivieren, het zijn de slagaders van de continenten. Rivieren vormen de schakel tussen de vaste aarde en de oceanen - ze vervoeren verweerde sedimenten van het land naar de oceanen waar hun koolstof is opgesloten in rotsen, ' zei Tipper.

"Wetenschappers meten al tientallen jaren de chemie van rivierwater om de verweringssnelheid te schatten, " zei co-auteur Victoria Alcock "Opgelost natrium is een van de meest gemeten producten van verwering, maar we hebben aangetoond dat het niet zo eenvoudig is, en in feite komt natrium vaak van elders."

Natrium komt vrij wanneer silicaatmineralen, de basisbouwstenen van de meeste gesteenten op aarde, oplossen in koolzuur - een mengsel van koolstofdioxide in de atmosfeer en regenwater.

Echter, het team ontdekte dat niet al het natrium afkomstig is van dit verweringsproces. "We hebben een extra natriumbron gevonden in rivierwateren over de hele wereld, "Zei co-auteur Emily Stevenson. "Dat extra natrium komt niet van verweerde silicaatgesteenten, zoals andere studies veronderstellen, maar in feite van zeer oude klei die in stroomgebieden wordt geërodeerd."

Tipper en zijn onderzoeksgroep bestudeerden acht van de grootste riviersystemen op aarde, een missie met 16 veldseizoenen en duizenden laboratoriumanalyses op zoek naar waar dat extra natrium vandaan kwam.

Ze vonden het antwoord in een soepele 'gel' van klei en water - bekend als de kationenuitwisselingspool - die wordt meegevoerd door modderig riviersediment.

De uitwisselingspool is een reactieve bijenkorf van kationen - positief geladen ionen zoals natrium - die zwak gebonden zijn aan kleideeltjes. De kationen kunnen gemakkelijk uit de gel worden vervangen door andere elementen zoals calcium in rivierwater, een proces dat slechts enkele uren kan duren.

Hoewel het sinds de jaren vijftig in de bodem wordt beschreven, de rol die de uitwisselingspool speelt bij het leveren van natrium aan rivieren is grotendeels verwaarloosd.

"De chemische en isotopische samenstelling van de klei in de uitwisselingspool vertelt ons waar ze van gemaakt zijn en waar ze vandaan komen, " zei co-auteur Alasdair Knight. "We weten dat veel van de klei die door deze rivieren wordt vervoerd, afkomstig is van oude sedimenten, en we suggereren dat een deel van het natrium in de rivier uit deze klei moet komen."

De kleien werden oorspronkelijk gevormd door continentale erosie miljoenen jaren geleden. Op hun reis stroomafwaarts verzamelden ze kationen uit het omringende water - hun uitwisselingspoel pikte natrium op bij het bereiken van de zee. Vandaag, nadat hij van de zeebodem was opgetild, deze oude kleisoorten - samen met hun natrium - worden nu uitgehold door moderne rivieren.

Dit oude natrium, die uit de klei in de uitwisselingspool en in rivierwater kan overschakelen, is eerder aangezien als de opgeloste overblijfselen van moderne verwering.

"Het genereren van slechts één datapunt kostte enorm veel werk in het lab en we moesten ook veel rekenen, "zei Stevenson. "Het is alsof je een cake uit elkaar haalt, een forensische benadering gebruiken om de belangrijkste ingrediënten in de sedimenten te isoleren, met achterlating van de uitwisselingspool en de klei. Mensen gebruiken al heel lang dezelfde methoden - en ze werken - maar we hebben een extra ingrediënt kunnen vinden dat het natrium levert en daar moeten we rekening mee houden."

"Het is dankzij het harde werk van vele medewerkers en studenten gedurende vele jaren dat onze monsters de ruimte hadden om dit complexe chemische proces op wereldwijde schaal onder de knie te krijgen, ' zei Tipper.

Wetenschappers moeten zich nu afvragen wat er nog meer zou kunnen zijn om de koolstofdioxide van de aarde in de loop van de geologische tijd te absorberen. Er zijn geen bepaalde kandidaten, maar een controversiële mogelijkheid is dat het leven koolstof uit de atmosfeer verwijdert. Een andere theorie is dat het oplossen van silicaat op de oceaanbodem of vulkanische bogen belangrijk kan zijn. "Mensen hebben tientallen jaren op de continenten gezocht naar verwering, dus misschien moeten we nu gaan uitbreiden waar we kijken, ' zei Tipper.