Geologer finder ud af, at bjergkæder med lavt relief er de største kulstofdræn

Gennem mange hundrede millioner år har gennemsnitstemperaturen på Jordens overflade varieret med ikke meget mere end 20° Celsius, hvilket letter livet på vores planet. For at opretholde sådanne stabile temperaturer skal Jorden have en 'termostat', der regulerer koncentrationen af ​​atmosfærisk kuldioxid over geologiske tidsskalaer, hvilket påvirker de globale temperaturer.

Erosion og forvitring af sten er vigtige dele af denne 'termostat.' Et hold ledet af LMU-geolog Aaron Bufe og Niels Hovius fra det tyske forskningscenter for geovidenskab har nu modelleret disse processers indflydelse på kulstof i atmosfæren. Deres overraskende resultat:CO₂ fangst gennem forvitringsreaktioner er højest i lavrelief bjergkæder med moderate erosionshastigheder og ikke hvor erosionshastigheden er hurtigst.

Forvitring opstår, når sten udsættes for vand og vind. "Når silikater forvitrer, fjernes kulstof fra atmosfæren og udfældes senere som calciumcarbonat. I modsætning hertil frigiver forvitring af andre faser - såsom carbonater og sulfider eller organisk kulstof indeholdt i klipper - CO₂ . Disse reaktioner er typisk meget hurtigere end silikatforvitring," siger Hovius.

"Som en konsekvens er indvirkningen af ​​bjergbyggeri på kulstofkredsløbet kompleks."

Forvitringsmodel viser almindelige mekanismer

For at løse denne kompleksitet brugte forskerne en forvitringsmodel til at analysere strømme af sulfid-, carbonat- og silikatforvitring i en række målrettede undersøgelsesregioner - såsom Taiwan og New Zealand - med store intervaller i erosionshastigheder. De offentliggjorde deres resultater i Science .

"Vi opdagede lignende adfærd alle steder, hvilket pegede på fælles mekanismer," siger Bufe.

Yderligere modellering viste, at forholdet mellem erosion og CO₂ -fluxer er ikke lineære, men at CO₂ fangst fra forvitringstoppe med en erosionshastighed på cirka 0,1 millimeter om året. Når satserne er lavere eller højere, mindre CO₂ er sekvestreret og CO₂ kan endda frigives til atmosfæren.

"Høje erosionsrater som i Taiwan eller Himalaya skubber forvitring til at være en CO₂ kilde, fordi silikatforvitring holder op med at stige med erosionshastigheder på et tidspunkt, hvorimod forvitringen af ​​carbonater og sulfider øges yderligere," forklarer Bufe.

I landskaber med moderate erosionshastigheder på omkring 0,1 millimeter om året er de hurtigt forvitrende carbonater og sulfider stort set opbrugt, hvorimod silikatmineraler er rigelige og vejrer effektivt.

Hvor erosion er endnu langsommere end 0,1 millimeter om året, er der kun få mineraler tilbage til vejret. Den største CO₂ dræn er derfor lavrelief bjergkæder såsom Schwarzwald eller Oregon Coast Range, hvor erosionshastigheder nærmer sig det optimale.

"Over geologiske tidsskalaer afhænger temperaturen, som Jordens 'termostat' er indstillet til, derfor stærkt af den globale fordeling af erosionshastigheder," siger Bufe.

For at forstå virkningerne af erosion på Jordens klimasystem mere detaljeret, mener Bufe, at fremtidige undersøgelser desuden bør overveje organiske kulstofdræn og forvitring i flodsletter.

Flere oplysninger: Aaron Bufe, CO₂ nedtrækning fra vejrlig maksimeret ved moderate erosionshastigheder, Videnskab (2024). DOI:10.1126/science.adk0957. www.science.org/doi/10.1126/science.adk0957

Journaloplysninger: Videnskab

Leveret af Ludwig Maximilian University of München