Wetenschappers van de Universiteit van Southampton hebben ontdekt dat uitgebreide ketens van vulkanen verantwoordelijk zijn geweest voor zowel de uitstoot als de verwijdering van koolstofdioxide in de atmosfeer (CO ₂ ) in de geologische tijd. Dit stabiliseerde de temperaturen aan het aardoppervlak.

De onderzoekers, werken met collega's aan de Universiteit van Sydney, Australische Nationale Universiteit (ANU), Universiteit van Ottawa en Universiteit van Leeds, onderzocht de gecombineerde impact van processen in de vaste aarde, oceanen en atmosfeer in de afgelopen 400 miljoen jaar. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Geowetenschappen .

Natuurlijke afbraak en ontbinding van gesteenten aan het aardoppervlak wordt chemische verwering genoemd. Het is van cruciaal belang omdat de producten van verwering (elementen zoals calcium en magnesium) via rivieren naar de oceanen worden gespoeld, waar ze mineralen vormen die CO . opsluiten ₂ . Dit feedbackmechanisme regelt de atmosferische CO ₂ niveaus, en op zijn beurt het mondiale klimaat, over geologische tijd.

"In dit opzicht, verwering van het aardoppervlak dient als een geologische thermostaat", zegt hoofdauteur Dr. Tom Gernon, Universitair hoofddocent aardwetenschappen aan de Universiteit van Southampton, en een Fellow van het Turing Institute. "Maar de onderliggende controles zijn moeilijk te bepalen vanwege de complexiteit van het aardsysteem".

"Veel aardse processen zijn met elkaar verbonden, en er zijn enkele grote vertragingen tussen processen en hun effecten", legt Eelco Rohling uit, Professor in Ocean and Climate Change aan de ANU en co-auteur van de studie. "Het begrijpen van de relatieve invloed van specifieke processen binnen de reactie van het aardsysteem is daarom een ​​hardnekkig probleem geweest".

Om de complexiteit te ontrafelen, het team bouwde een roman "Aarde netwerk", met machine learning-algoritmen en plaattektonische reconstructies. Dit stelde hen in staat om de dominante interacties binnen het aardesysteem te identificeren, en hoe ze door de tijd heen zijn geëvolueerd.

Het team ontdekte dat continentale vulkanische bogen de belangrijkste oorzaak waren van de verweringsintensiteit in de afgelopen 400 miljoen jaar. Vandaag, continentale bogen omvatten ketens van vulkanen in, bijvoorbeeld, de Andes in Zuid-Amerika, en de Cascades in de VS. Deze vulkanen zijn enkele van de hoogste en snelste eroderende kenmerken op aarde. Omdat de vulkanische rotsen gefragmenteerd en chemisch reactief zijn, ze worden snel verweerd en gespoeld in de oceanen.

Martijn Palmer, Hoogleraar Geochemie aan de Universiteit van Southampton en co-auteur van de studie, zei:“Het is een evenwichtsoefening. Aan de ene kant, deze vulkanen pompten grote hoeveelheden CO . uit ₂ dat verhoogde atmosferische CO ₂ niveaus. Anderzijds, deze zelfde vulkanen hielpen die koolstof te verwijderen via snelle verweringsreacties."

De studie doet twijfel rijzen over een lang gekoesterd concept dat de klimaatstabiliteit van de aarde over tientallen tot honderden miljoenen jaren een evenwicht weerspiegelt tussen verwering van de zeebodem en continentale interieurs. "Het idee van zo'n geologisch touwtrekken tussen de landmassa's en de zeebodem als een dominante oorzaak van de verwering van het aardoppervlak wordt niet ondersteund door de gegevens, " zegt Dr. Gernon.

"Helaas, de resultaten betekenen niet dat de natuur ons zal redden van klimaatverandering", benadrukt Dr. Gernon. "Vandaag, atmosferische CO ₂ niveaus hoger zijn dan ooit in de afgelopen 3 miljoen jaar, en door mensen veroorzaakte emissies zijn ongeveer 150 keer groter dan vulkanische CO ₂ uitstoot. De continentale bogen die de planeet in het verre verleden lijken te hebben gered, zijn eenvoudigweg niet aanwezig op de schaal die nodig is om de huidige CO2 tegen te gaan ₂ uitstoot".

Maar de bevindingen van het team bieden nog steeds kritische inzichten in hoe de samenleving de huidige klimaatcrisis zou kunnen beheersen. Kunstmatig verbeterde verwering van rotsen - waarbij stenen worden verpulverd en over land worden verspreid om de chemische reactiesnelheden te versnellen - zou een sleutelrol kunnen spelen bij het veilig verwijderen van CO ₂ uit de atmosfeer. De bevindingen van het team suggereren dat dergelijke schema's optimaal kunnen worden ingezet door calc-alkalische vulkanische materialen te gebruiken (die met calcium, kalium en natrium), zoals die gevonden in continentale boogomgevingen.

"Dit is geenszins een wondermiddel voor de klimaatcrisis - we moeten dringend de CO .-uitstoot verminderen ₂ emissies in overeenstemming met de mitigatiepaden van het IPCC, punt. Onze beoordeling van verweringsfeedbacks over lange tijdschalen kan helpen bij het ontwerpen en evalueren van grootschalige verbeterde verweringsschema's, dat is slechts een van de stappen die nodig zijn om de wereldwijde klimaatverandering tegen te gaan", Dr. Gernon besluit.