Secrets of Earths største kulstofdræn afsløret af synkrotronforskning

Et hold videnskabsmænd har opdaget mikroskopiske opløsningssømme, der opløser omkring 10 procent af kulstoffet i gamle dybhavskalksten, hvor det meste af verdens kulstof er lagret.

Forskerholdet, ledet af Dr. Christoph Schrank fra QUT's School of Earth and Atmospheric Sciences, Dr. Michael Jones fra QUT's Central Analytical Research Facility, og Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO) synkrotronforsker Dr. Cameron Kewish, offentliggjort deres resultater i Natur tidsskrift Kommunikation Jord og miljø .

Dr. Schrank sagde, at dybhavskalksten havde været jordens største kulstofdræn i de sidste 180 millioner år, fordi de fangede det meste af planetens kulstof.

"Imidlertid, deres bidrag til det langsigtede kulstofkredsløb er dårligt kvantificeret, " han sagde.

"Måling af mængden af ​​kulstof, der fanges i dybhavskalksten, er grundlæggende for at forstå det langsigtede kulstofkredsløb - hvordan kulstof udveksles mellem atmosfæren, oceanerne, biosfæren, og selve jordens stenede knogler gennem tusinder til millioner af år."

"Forskere forsøger at optrevle kulstofkredsløbet for at forstå vigtige processer såsom klimaændringer. For at gøre det, vi er nødt til at vurdere, hvor meget kulstof kalkstenene virkelig kan fange."

Dr. Schrank sagde, at de brugte højopløselige kemiske og strukturelle kort til at regne ud, at disse mikroopløsningssømme var ultratynde lag, langs hvilke store mængder calciumcarbonat var opløst væk.

"Mens individuelle mikroopløsningssømme er meget tyndere end et menneskehår, deres afstand er utrolig tæt - den gennemsnitlige afstand mellem to sømme er omkring et hårs bredde, " sagde Dr. Schrank.

"Vi sætter disse geometriske oplysninger og massebalanceestimater sammen for at regne ud, at mikroopløsningssømmene opløste omkring 10 procent af det samlede kulstof i kalkstenene i vores undersøgelse."

"Publicerede matematiske modeller af kalkstensopløsning og geologiske beviser tyder på, at denne opløsningsproces fandt sted inden for 10 cm til 10 m under sedimentet over 50 til 5000 år."

Hvor det opløste kulstof går hen, vides endnu ikke med sikkerhed. Dr. Schrank sagde, at de kalksten, de undersøgte, blev dannet nær en ekstremt tektonisk aktiv region ud for Nordøens østkyst.

"I de sidste 25 millioner år, og selv i dag, denne region rystes jævnligt af jordskælv, som er kendt for at ophidse sedimenter på havbunden."

"Vi foreslår, at det opløste kulstof kan returneres til havet, når havbunden er forstyrret af jordskælv eller undervandsskred."

Forskerholdet fra QUT, ANSTO, University of Queensland, University of New South Wales, og La Trobe University opdagede mikrosømmene ved hjælp af de ekstremt kraftige røntgenstråler fra ANSTO australske synkrotron.

"Teamet hos ANSTO, QUT, og La Trobe University udviklede banebrydende røntgenmikroskopiteknikker ved den australske Synchrotron i løbet af det sidste årti for at undersøge den kemiske sammensætning og struktur af materialer ned til snesevis af nanometer, " sagde Dr. Kewish.

"Synkrotronen producerer lys mere end en million gange stærkere end solen, og røntgenmikroskopi giver os mulighed for at se funktioner, der tidligere har været usynlige."

Dr. Jones siger, at "ved at anvende disse nye teknikker på sektioner af 55 millioner år gamle kalksten fra østkysten af ​​Nordøen i New Zealand, kunne vi se, for første gang, at lag af kalksten indeholder tusindvis af små mikroopløsningssømme, der praktisk talt er usynlige for andre mikroskopiske teknikker."

Dr. Schrank sagde, at holdet planlagde at undersøge andre kalkstensaflejringer rundt om i verden med højopløselige synkrotronteknikker for bedre at forstå, hvordan mikroopløsning bidrager til kulstofudveksling mellem sedimentet og havet.