Starożytny węgiel zawarty w skałach uwalnia tyle dwutlenku węgla, co wulkany na świecie

Skały zawierają ogromne zasoby węgla w starożytnych pozostałościach roślin i zwierząt, które żyły miliony lat temu. Oznacza to, że „geologiczny obieg węgla” działa jak termostat pomagający regulować temperaturę Ziemi. Na przykład podczas wietrzenia chemicznego skały mogą wchłaniać CO2, gdy niektóre minerały zostaną zaatakowane przez słaby kwas znajdujący się w wodzie deszczowej. Proces ten pomaga przeciwdziałać ciągłemu uwalnianiu CO2 przez wulkany na całym świecie i stanowi część naturalnego obiegu węgla na Ziemi, który pomaga utrzymać powierzchnię nadającą się do zamieszkania przez miliard lat lub dłużej.

Jednakże w ramach nowego badania po raz pierwszy zmierzono dodatkowy naturalny proces uwalniania CO2 ze skał do atmosfery i stwierdzono, że jest on tak samo znaczący jak CO2 uwalniany z wulkanów na całym świecie. Obecnie proces ten nie jest uwzględniony w większości modeli naturalnego obiegu węgla.

Proces ten zachodzi, gdy skały utworzone na prastarym dnie morskim (gdzie rośliny i zwierzęta były zakopane w osadach) są wypychane z powrotem na powierzchnię Ziemi, na przykład podczas tworzenia się gór takich jak Himalaje czy Andy. To wystawia węgiel organiczny w skałach na działanie tlenu z powietrza i wody, który może reagować i uwalniać CO2. Oznacza to, że wietrzące skały mogą być źródłem CO2, a nie powszechnie zakładanym pochłaniaczem.

Do chwili obecnej pomiar uwalniania tego CO2 z wietrzenia węgla organicznego w skałach okazał się trudny. W nowym badaniu naukowcy wykorzystali pierwiastek śladowy (ren), który jest uwalniany do wody, gdy węgiel organiczny ze skał reaguje z tlenem. Pobieranie próbek wody rzecznej w celu pomiaru poziomu renu umożliwia ilościowe określenie emisji CO2. Jednakże pobranie próbek całej wody rzecznej na świecie w celu uzyskania globalnych szacunków byłoby poważnym wyzwaniem.

Aby powiększyć powierzchnię Ziemi, naukowcy zrobili dwie rzeczy. Najpierw sprawdzili, ile węgla organicznego znajduje się w skałach znajdujących się blisko powierzchni. Po drugie, ustalili, gdzie są one odsłonięte najszybciej, czyli w wyniku erozji w stromych, górskich miejscach.

Dr Jesse Zondervan, badacz, który kierował badaniem na Wydziale Nauk o Ziemi Uniwersytetu Oksfordzkiego, powiedział: „Wyzwaniem było zatem połączenie tych globalnych map z danymi dotyczącymi rzek, biorąc pod uwagę niepewności. Wszystkie nasze dane wprowadziliśmy do superkomputer w Oksfordzie, symulujący złożone wzajemne oddziaływanie procesów fizycznych, chemicznych i hydrologicznych. Układając w całość tę ogromną planetarną układankę, moglibyśmy w końcu oszacować całkowity dwutlenek węgla emitowany podczas wietrzenia skał i wydychania swojego starożytnego węgla do powietrza.

Można to następnie porównać z ilością CO2, którą można pobrać w wyniku naturalnego wietrzenia skał z minerałów krzemianowych. Wyniki pozwoliły zidentyfikować wiele dużych obszarów, na których źródłem CO2 jest wietrzenie, co podważa obecny pogląd na temat wpływu wietrzenia na obieg węgla. Miejsca gorącej emisji CO2 koncentrowały się w pasmach górskich o dużym tempie wypiętrzenia, które powodują odsłonięcie skał osadowych, takich jak wschodnie Himalaje, Góry Skaliste i Andy. Stwierdzono, że globalna emisja CO2 w wyniku wietrzenia węgla organicznego ze skał wynosi 68 megaton węgla rocznie.

Profesor Robert Hilton (Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytetu Oksfordzkiego), który kieruje projektem badawczym ROC-CO2, który sfinansował badanie, powiedział: „To około 100 razy mniej niż obecna emisja CO2 przez człowieka powstająca w wyniku spalania paliw kopalnych, ale jest to podobną do ilości CO2 uwalnianej przez wulkany na całym świecie, co oznacza, że ​​odgrywa on kluczową rolę w naturalnym obiegu węgla na Ziemi.”

Strumienie te mogły ulec zmianie w przeszłości Ziemi. Na przykład w okresach budowania się gór, podczas których wznosi się wiele skał zawierających materię organiczną, emisja CO2 mogła być większa, co w przeszłości miało wpływ na globalny klimat.

Trwające i przyszłe prace mają na celu zbadanie, w jaki sposób zmiany erozji spowodowane działalnością człowieka, wraz ze zwiększonym ociepleniem skał w wyniku antropogenicznych zmian klimatycznych, mogą zwiększyć tę naturalną ucieczkę węgla. Pytanie, które obecnie zadaje sobie zespół, brzmi: czy w nadchodzącym stuleciu ilość naturalnego uwalniania CO2 będzie wzrastać. „Obecnie tego nie wiemy. Nasze metody pozwalają nam przedstawić solidne globalne szacunki, ale nie oceniamy jeszcze, jak może to się zmienić” – mówi Hilton.

„Chociaż emisja dwutlenku węgla w wyniku wietrzenia skał jest niewielka w porównaniu z obecnymi emisjami człowieka, lepsze zrozumienie tych naturalnych przemian pomoże nam lepiej przewidzieć nasz budżet węglowy” – podsumował dr Zondervan.

źródło 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>.