Vulkaner fungerede som en sikkerhedsventil for Jordens langsigtede klima

Forskere ved University of Southampton har opdaget, at omfattende kæder af vulkaner har været ansvarlige for både at udsende og derefter fjerne atmosfærisk kuldioxid (CO) ₂ ) over geologisk tid. Dette stabiliserede temperaturerne på Jordens overflade.

Forskerne, arbejde med kolleger på University of Sydney, Australian National University (ANU), University of Ottawa og University of Leeds, udforsket den kombinerede virkning af processer i den faste jord, oceaner og atmosfære gennem de sidste 400 millioner år. Deres resultater er offentliggjort i tidsskriftet Natur Geovidenskab .

Naturlig nedbrydning og opløsning af sten på Jordens overflade kaldes kemisk forvitring. Det er kritisk vigtigt, fordi forvitringsprodukterne (elementer som calcium og magnesium) skylles ud via floder til havene, hvor de danner mineraler, der låser CO ₂ . Denne feedback-mekanisme regulerer atmosfærisk CO ₂ niveauer, og til gengæld det globale klima, over geologisk tid.

"I denne henseende, forvitring af jordens overflade tjener som en geologisk termostat", siger hovedforfatter Dr. Tom Gernon, lektor i geovidenskab ved University of Southampton, og en Fellow fra Turing Institute. "Men de underliggende kontroller har vist sig at være svære at bestemme på grund af kompleksiteten af ​​jordsystemet".

"Mange jordprocesser er indbyrdes forbundne, og der er nogle store tidsforskydninger mellem processer og deres virkninger", forklarer Eelco Rohling, Professor i Ocean and Climate Change ved ANU og medforfatter til undersøgelsen. "Forståelse af den relative indflydelse af specifikke processer inden for jordsystemets reaktion har derfor været et vanskeligt problem".

For at opklare kompleksiteten, holdet konstruerede en roman "Earth network", inkorporerer maskinlæringsalgoritmer og pladetektoniske rekonstruktioner. Dette satte dem i stand til at identificere de dominerende interaktioner inden for jordsystemet, og hvordan de udviklede sig gennem tiden.

Holdet fandt ud af, at kontinentale vulkanske buer var den vigtigste drivkraft for vejrlig intensitet gennem de sidste 400 millioner år. I dag, kontinentale buer omfatter kæder af vulkaner i, for eksempel, Andesbjergene i Sydamerika, og Cascades i USA. Disse vulkaner er nogle af de højeste og hurtigste eroderende træk på Jorden. Fordi de vulkanske bjergarter er fragmenterede og kemisk reaktive, de forvitres hurtigt og skylles ud i havene.

Martin Palmer, Professor i geokemi ved University of Southampton og medforfatter til undersøgelsen, sagde:"Det er en balancegang. På den ene side, disse vulkaner pumpede store mængder CO ud ₂ som øgede atmosfærisk CO ₂ niveauer. På den anden side, de samme vulkaner hjalp med at fjerne det kulstof via hurtige forvitringsreaktioner."

Undersøgelsen sår tvivl om et langvarigt koncept om, at Jordens klimastabilitet over ti til hundreder af millioner år afspejler en balance mellem forvitring af havbunden og kontinentalt indre. "Idéen om en sådan geologisk tovtrækning mellem landmasserne og havbunden som en dominerende drivkraft for jordoverfladeforvitring understøttes ikke af dataene, " siger Dr. Gernon.

"Desværre, resultaterne betyder ikke, at naturen vil redde os fra klimaændringer", understreger Dr. Gernon. "I dag, atmosfærisk CO ₂ niveauer er højere end på noget tidspunkt i de sidste 3 millioner år, og menneskedrevne emissioner er omkring 150 gange større end vulkansk CO ₂ emissioner. De kontinentale buer, der ser ud til at have reddet planeten i den dybe fortid, er simpelthen ikke til stede i den skala, der er nødvendig for at hjælpe med at modvirke nutidens CO ₂ emissioner".

Men holdets resultater giver stadig kritisk indsigt i, hvordan samfundet kan håndtere den nuværende klimakrise. Kunstigt forbedret stenforvitring - hvor sten pulveriseres og spredes over land for at fremskynde kemiske reaktionshastigheder - kan spille en nøglerolle i sikker fjernelse af CO ₂ fra atmosfæren. Holdets resultater tyder på, at sådanne ordninger kan implementeres optimalt ved at bruge kalk-alkaliske vulkanske materialer (dem, der indeholder calcium, kalium og natrium), som dem, der findes i kontinentale buemiljøer.

"Dette er på ingen måde en sølvkugleløsning på klimakrisen - vi har et presserende behov for at reducere CO ₂ emissioner i overensstemmelse med IPCCs afbødningsveje, fuldt stop. Vores vurdering af vejr-feedbacks over lange tidsskalaer kan hjælpe med at designe og evaluere storstilede forbedrede vejr-planer, som blot er et af de nødvendige skridt for at modvirke globale klimaændringer", Dr. Gernon konkluderer.