Wetenschappers van Cambridge University en NTU Singapore hebben ontdekt dat slow-motion botsingen van tektonische platen meer koolstof naar het binnenste van de aarde slepen dan eerder werd gedacht.

Ze ontdekten dat de koolstof die in het binnenste van de aarde wordt getrokken in subductiezones - waar tektonische platen botsen en in het binnenste van de aarde duiken - de neiging heeft om op diepte opgesloten te blijven, in plaats van weer aan de oppervlakte te komen in de vorm van vulkanische emissies.

Hun bevindingen, gepubliceerd in Natuurcommunicatie , suggereren dat slechts ongeveer een derde van de koolstof die onder vulkanische ketens wordt gerecycled, via recycling naar de oppervlakte terugkeert, in tegenstelling tot eerdere theorieën dat wat naar beneden gaat meestal weer omhoog komt.

Een van de oplossingen om klimaatverandering aan te pakken is manieren vinden om de hoeveelheid CO . te verminderen ₂ in de atmosfeer van de aarde. Door te bestuderen hoe koolstof zich in de diepe aarde gedraagt, die het grootste deel van de koolstof op onze planeet huisvest, wetenschappers kunnen de hele levenscyclus van koolstof op aarde beter begrijpen, en hoe het tussen de atmosfeer stroomt, oceanen en leven aan de oppervlakte.

De best begrepen delen van de koolstofcyclus bevinden zich op of nabij het aardoppervlak, maar diepe koolstofvoorraden spelen een sleutelrol bij het in stand houden van de bewoonbaarheid van onze planeet door de atmosferische CO . te reguleren ₂ niveaus. "We hebben momenteel een relatief goed begrip van de oppervlaktereservoirs van koolstof en de fluxen daartussen, maar veel minder weten over de koolstofvoorraden van de aarde, die koolstof in de loop van miljoenen jaren circuleren, " zei hoofdauteur Stefan Farsang, die het onderzoek uitvoerde terwijl een Ph.D. student aan de afdeling Aardwetenschappen van Cambridge.

Er zijn een aantal manieren om koolstof terug in de atmosfeer te brengen (als CO ₂ ) maar er is maar één pad waarin het kan terugkeren naar het binnenste van de aarde:via plaatsubductie. Hier, oppervlakte koolstof, bijvoorbeeld in de vorm van schelpen en micro-organismen die atmosferische CO . hebben opgesloten ₂ in hun schelpen, wordt gekanaliseerd naar het binnenste van de aarde. Wetenschappers hadden gedacht dat veel van deze koolstof vervolgens als CO . in de atmosfeer werd teruggebracht ₂ via de uitstoot van vulkanen. Maar de nieuwe studie onthult dat chemische reacties die plaatsvinden in rotsen die worden opgeslokt in subductiezones, koolstof vasthouden en dieper het binnenste van de aarde in sturen, waardoor een deel ervan niet meer naar het aardoppervlak terugkeert.

Het team voerde een reeks experimenten uit in de European Synchrotron Radiation Facility, "De ESRF beschikt over toonaangevende faciliteiten en de expertise die we nodig hadden om onze resultaten te behalen, " zei co-auteur Simon Redfern, Decaan van het College of Science aan NTU Singapore, "De faciliteit kan zeer lage concentraties van deze metalen meten onder de hoge druk- en temperatuuromstandigheden die voor ons van belang zijn." Om de hoge drukken en temperaturen van subductiezones na te bootsen, ze gebruikten een verwarmd 'diamant aambeeld, " waarbij extreme druk wordt bereikt door twee kleine diamanten aambeelden tegen het monster te drukken.

Het werk ondersteunt groeiend bewijs dat carbonaatgesteenten, die dezelfde chemische samenstelling hebben als krijt, worden minder calciumrijk en meer magnesiumrijk wanneer ze dieper in de mantel worden gekanaliseerd. Deze chemische transformatie maakt carbonaat minder oplosbaar, wat betekent dat het niet wordt gezogen in de vloeistoffen die vulkanen voeden. In plaats daarvan, het grootste deel van het carbonaat zakt dieper in de mantel waar het uiteindelijk diamant kan worden.

"Er is nog veel onderzoek te doen op dit gebied, "zei Farsang. "In de toekomst, we willen onze schattingen verfijnen door de oplosbaarheid van carbonaat bij een bredere temperatuur te bestuderen, drukbereik en in verschillende vloeibare samenstellingen."

De bevindingen zijn ook belangrijk om de rol van carbonaatvorming in ons klimaatsysteem meer in het algemeen te begrijpen. "Onze resultaten laten zien dat deze mineralen zeer stabiel zijn en zeker CO . kunnen vasthouden ₂ uit de atmosfeer in vaste minerale vormen die kunnen leiden tot negatieve emissies, ", zei Redfern. Het team heeft gekeken naar het gebruik van vergelijkbare methoden voor het afvangen van koolstof, die atmosferische CO . beweegt ₂ naar opslag in rotsen en de oceanen.

"Deze resultaten zullen ons ook helpen betere manieren te begrijpen om koolstof in de vaste aarde op te sluiten, uit de atmosfeer. Als we dit proces sneller kunnen versnellen dan de natuur het aankan, het zou een manier kunnen zijn om de klimaatcrisis op te lossen, ' zei Redfern.