Antieke koolstof in rotse stel soveel koolstofdioksied vry as die wêreld se vulkane

Rotse bevat 'n enorme voorraad koolstof in die antieke oorblyfsels van plante en diere wat miljoene jare gelede geleef het. Dit beteken dat die "geologiese koolstofsiklus" as 'n termostaat optree wat help om die aarde se temperatuur te reguleer. Byvoorbeeld, tydens chemiese verwering kan rotse CO2 opsuig wanneer sekere minerale aangeval word deur die swak suur wat in reënwater voorkom. Hierdie proses help om die voortdurende CO2 wat deur vulkane regoor die wêreld vrygestel word, teë te werk, en vorm deel van die aarde se natuurlike koolstofsiklus wat gehelp het om die oppervlak vir 'n miljard jaar of langer bewoonbaar te hou.

Hierdie nuwe studie het egter vir die eerste keer 'n bykomende natuurlike proses van CO2-vrystelling van rotse na die atmosfeer gemeet, en gevind dat dit net so betekenisvol is soos die CO2 wat vrygestel word van vulkane regoor die wêreld. Tans is hierdie proses nie ingesluit in die meeste modelle van die natuurlike koolstofsiklus nie.

Die proses vind plaas wanneer rotse wat op antieke seebodems gevorm het (waar plante en diere in sedimente begrawe is) teruggestoot word na die aarde se oppervlak, byvoorbeeld wanneer berge soos die Himalajas of Andes gevorm word. Dit stel die organiese koolstof in die rotse bloot aan suurstof in die lug en water, wat kan reageer en CO2 vrystel. Dit beteken dat verweringsgesteentes 'n bron van CO2 kan wees, eerder as die algemeen veronderstelde sink.

Tot dusver was dit moeilik om die vrystelling van hierdie CO2 uit verwering van organiese koolstof in rotse te meet. In die nuwe studie het die navorsers 'n spoorelement (renium) gebruik wat in water vrygestel word wanneer rots-organiese koolstof met suurstof reageer. Monsterneming van rivierwater om reniumvlakke te meet maak dit moontlik om CO2-vrystelling te kwantifiseer. Om alle rivierwater in die wêreld te monster om 'n globale skatting te kry, sal egter 'n groot uitdaging wees.

Om oor die aarde se oppervlak te skaal, het die navorsers twee dinge gedoen. Eerstens het hulle uitgewerk hoeveel organiese koolstof in rotse naby die oppervlak teenwoordig is. Tweedens het hulle uitgewerk waar dit die vinnigste blootgestel word, deur erosie in steil bergplekke.

Dr Jesse Zondervan, die navorser wat die studie gelei het by die Departement Aardwetenskappe, Universiteit van Oxford, het gesê: "Die uitdaging was toe hoe om hierdie globale kaarte met die rivierdata te kombineer, terwyl onsekerhede in ag geneem word. Ons het al ons data ingevoer in 'n superrekenaar by Oxford, wat die komplekse wisselwerking van fisiese, chemiese en hidrologiese prosesse simuleer. Deur hierdie groot planetêre figuursaag saam te voeg, kon ons uiteindelik die totale koolstofdioksied skat wat vrygestel word terwyl hierdie rotse verweer en hul ou koolstof in die lug uitasem."

Dit kan dan vergelyk word met hoeveel CO2 onttrek kan word deur natuurlike rotsverwering van silikaatminerale. Die resultate het baie groot gebiede geïdentifiseer waar verwering 'n CO2-bron was, wat die huidige siening oor hoe verwering die koolstofsiklus beïnvloed, uitdaag. Brandpunte van CO2-vrystelling was gekonsentreer in bergreekse met hoë opheffingskoerse wat veroorsaak dat sedimentêre gesteentes blootgestel word, soos die oostelike Himalajas, die Rotsgebergte en die Andes. Daar is gevind dat die globale CO2-vrystelling van rotsorganiese koolstofverwering 68 megaton koolstof per jaar is.

Professor Robert Hilton (Departement van Aardwetenskappe, Universiteit van Oxford), wat die ROC-CO2-navorsingsprojek lei wat die studie befonds het, het gesê: "Dit is ongeveer 100 keer minder as hedendaagse menslike CO2-emissies deur fossielbrandstowwe te verbrand, maar dit is soortgelyk aan hoeveel CO2 deur vulkane regoor die wêreld vrygestel word, wat beteken dit is 'n sleutelspeler in die aarde se natuurlike koolstofsiklus."

Hierdie vloede kon gedurende die Aarde se verlede verander het. Byvoorbeeld, gedurende periodes van bergbou wat baie gesteentes wat organiese materiaal bevat, kan die CO2-vrystelling hoër gewees het, wat die globale klimaat in die verlede beïnvloed het.

Deurlopende en toekomstige werk kyk na hoe veranderinge in erosie as gevolg van menslike aktiwiteite, tesame met die verhoogde verhitting van rotse as gevolg van antropogeniese klimaatsveranderinge, hierdie natuurlike koolstoflek kan verhoog. 'n Vraag wat die span nou vra, is of hierdie natuurlike CO2-vrystelling oor die komende eeu sal toeneem. “Tans weet ons nie, ons metodes stel ons in staat om ’n robuuste globale skatting te verskaf, maar nog nie te bepaal hoe dit kan verander nie,” sê Hilton.

"Terwyl die koolstofdioksiedvrystelling van rotsverwering klein is in vergelyking met hedendaagse menslike uitstoot, sal die verbeterde begrip van hierdie natuurlike vloede ons help om ons koolstofbegroting beter te voorspel," het dr. Zondervan afgesluit.

bron: University of Oxford. "Ancient carbon in rocks releases as much carbon dioxide as the world's volcanoes." ScienceDaily. ScienceDaily, 4 October 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231004132437.htm>.