Jordens indre sluger mere kulstof end antaget

Forskere fra Cambridge University og NTU Singapore har fundet ud af, at slow-motion kollisioner af tektoniske plader trækker mere kulstof ind i Jordens indre end tidligere antaget.

De fandt ud af, at det kulstof, der trækkes ind i Jordens indre ved subduktionszoner - hvor tektoniske plader kolliderer og dykker ned i Jordens indre - har en tendens til at blive låst inde i dybden, frem for at dukke op igen i form af vulkanske emissioner.

Deres fund, udgivet i Naturkommunikation , foreslå, at kun omkring en tredjedel af det kulstof, der genanvendes under vulkankæder, vender tilbage til overfladen via genbrug, i modsætning til tidligere teorier om, at det, der går ned, for det meste kommer tilbage.

En af løsningerne til at tackle klimaændringer er at finde måder at reducere mængden af ​​CO ₂ i Jordens atmosfære. Ved at studere, hvordan kulstof opfører sig på den dybe jord, der huser størstedelen af ​​vores planets kulstof, forskere kan bedre forstå hele livscyklussen for kulstof på jorden, og hvordan den flyder mellem atmosfæren, oceaner og liv på overfladen.

De bedst forståede dele af kulstofcyklussen er på eller nær jordens overflade, men dybe kulstoflagre spiller en nøglerolle i bevarelsen af ​​vores planets beboelighed ved at regulere atmosfærisk CO ₂ niveauer. "Vi har i øjeblikket en relativt god forståelse af overfladebeholdere af kulstof og strømningerne mellem dem, men ved meget mindre om Jordens indre kulstoflagre, som cykler kulstof over millioner af år, "sagde hovedforfatter Stefan Farsang, der gennemførte forskningen, mens en ph.d. studerende ved Cambridge's Institut for Jordvidenskab.

Der er en række måder, hvorpå kulstof kan frigives tilbage til atmosfæren (som CO ₂ ), men der er kun en vej, hvor den kan vende tilbage til Jordens indre:via pladesubduktion. Her, overflade kulstof, for eksempel i form af muslingeskaller og mikroorganismer, der har låst atmosfærisk CO ₂ ind i deres skaller, kanaliseres ind i Jordens indre. Forskere havde troet, at meget af dette kulstof derefter blev returneret til atmosfæren som CO ₂ via emissioner fra vulkaner. Men den nye undersøgelse afslører, at kemiske reaktioner, der finder sted i sten, der er opslugt ved subduktionszoner, fanger kulstof og sender det dybere ind i Jordens indre - stopper noget af det, der kommer tilbage til Jordens overflade.

Teamet gennemførte en række eksperimenter på European Synchrotron Radiation Facility, "ESRF har verdens førende faciliteter og den ekspertise, vi havde brug for for at få vores resultater, "sagde medforfatter Simon Redfern, Dekan ved College of Science ved NTU Singapore, "Anlægget kan måle meget lave koncentrationer af disse metaller ved de høje tryk- og temperaturforhold, der er interessante for os." For at replikere det høje tryk og temperaturerne i subduktionszoner, de brugte en opvarmet 'diamantambolt, "hvor ekstreme tryk opnås ved at trykke to små diamantambolte mod prøven.

Værket understøtter voksende beviser for, at carbonatsten, som har samme kemiske sammensætning som kridt, blive mindre calciumrige og mere magnesiumrige, når de kanaliseres dybere ind i kappen. Denne kemiske transformation gør carbonat mindre opløseligt - hvilket betyder, at det ikke bliver trukket ind i de væsker, der forsyner vulkaner. I stedet, størstedelen af ​​carbonatet synker dybere ned i kappen, hvor det til sidst kan blive diamant.

"Der mangler stadig meget forskning på dette område, "sagde Farsang." I fremtiden vil vi sigter mod at forfine vores estimater ved at studere carbonatopløselighed i en bredere temperatur, trykområde og i flere væskesammensætninger. "

Resultaterne er også vigtige for at forstå karbonatdannelses rolle i vores klimasystem mere generelt. "Vores resultater viser, at disse mineraler er meget stabile og helt sikkert kan låse CO ₂ fra atmosfæren til faste mineralformer, der kan resultere i negative emissioner, "sagde Redfern. Teamet har undersøgt brugen af ​​lignende metoder til kulstofopsamling, som bevæger atmosfærisk CO ₂ lagres i klipper og oceaner.

"Disse resultater vil også hjælpe os med at forstå bedre måder at låse kulstof ind i den faste jord, ud af atmosfæren. Hvis vi kan fremskynde denne proces hurtigere, end naturen håndterer den, det kan vise sig at være en vej til at løse klimakrisen, "sagde Redfern.