Gedurende vele honderden miljoenen jaren schommelde de gemiddelde temperatuur aan het aardoppervlak met niet veel meer dan 20° Celsius, wat het leven op onze planeet mogelijk maakte. Om zulke stabiele temperaturen te handhaven heeft de aarde een 'thermostaat' nodig die de concentratie van koolstofdioxide in de atmosfeer over geologische tijdschalen reguleert, waardoor de mondiale temperaturen worden beïnvloed.

De erosie en verwering van rotsen zijn belangrijke onderdelen van deze 'thermostaat'. Een team onder leiding van LMU-geoloog Aaron Bufe en Niels Hovius van het Duitse Onderzoekscentrum voor Geowetenschappen heeft nu de invloed van deze processen op koolstof in de atmosfeer gemodelleerd. Hun verrassende resultaat:CO₂ De opname door verweringsreacties is het hoogst in laag-reliëfgebergten met gematigde erosiesnelheden, en niet waar de erosiesnelheden het snelst zijn.

Verwering treedt op wanneer gesteente wordt blootgesteld aan water en wind. "Wanneer silicaten verweren, wordt koolstof uit de atmosfeer verwijderd en later neergeslagen als calciumcarbonaat. Bij verwering van andere fasen, zoals carbonaten en sulfiden of organische koolstof in gesteenten, komt daarentegen CO₂ vrij. . Deze reacties zijn doorgaans veel sneller dan verwering door silicaat", zegt Hovius.

"Als gevolg hiervan is de impact van het bouwen van bergen op de koolstofcyclus complex."

Verweringsmodel toont gemeenschappelijke mechanismen

Om deze complexiteit aan te pakken, gebruikten de onderzoekers een verweringsmodel om de fluxen van sulfide-, carbonaat- en silicaatverwering te analyseren in een aantal gerichte studieregio’s – zoals Taiwan en Nieuw-Zeeland – met grote verschillen in erosiesnelheden. Ze publiceerden hun bevindingen in Science .

"We ontdekten op alle locaties soortgelijk gedrag, wat wijst op gemeenschappelijke mechanismen", zegt Bufe.

Verdere modellering toonde aan dat de relatie tussen erosie en CO₂ -fluxen is niet lineair, maar CO₂ opvang van verweringspieken met een erosiesnelheid van ongeveer 0,1 millimeter per jaar. Als de tarieven lager of hoger zijn, minder CO₂ wordt afgezonderd en CO₂ kan zelfs in de atmosfeer vrijkomen.

"Hoge erosiesnelheden, zoals in Taiwan of de Himalaya, zorgen ervoor dat verwering een CO₂ is bron, omdat de verwering van silicaat op een gegeven moment niet meer toeneemt naarmate de erosiesnelheid toeneemt, terwijl de verwering van carbonaten en sulfiden verder toeneemt", legt Bufe uit.

In landschappen met gematigde erosiesnelheden van ongeveer 0,1 millimeter per jaar zijn de snel verwerende carbonaten en sulfiden grotendeels uitgeput, terwijl silicaatmineralen overvloedig aanwezig zijn en efficiënt weersgesteld worden.

Waar de erosie zelfs langzamer gaat dan 0,1 millimeter per jaar, blijven er maar weinig mineralen over aan het weer. De grootste CO₂ putten zijn daarom laag-reliëf bergketens zoals het Zwarte Woud of de Oregon Coast Range, waar de erosiesnelheden het optimaal benaderen.

"Op geologische tijdschalen hangt de temperatuur waarop de 'thermostaat' van de aarde is ingesteld daarom sterk af van de mondiale verdeling van de erosiesnelheden", zegt Bufe.

Om de effecten van erosie op het klimaatsysteem van de aarde gedetailleerder te begrijpen, denkt Bufe dat toekomstige studies bovendien ook rekening moeten houden met organische koolstofputten en verwering in uiterwaarden.

Meer informatie: Aaron Bufe, CO₂ terugtrekking door verwering gemaximaliseerd bij gematigde erosiesnelheden, Wetenschap (2024). DOI:10.1126/science.adk0957. www.science.org/doi/10.1126/science.adk0957

Journaalinformatie: Wetenschap

Aangeboden door Ludwig Maximilian Universiteit München