Kayalardaki antik karbon, dünyadaki yanardağlar kadar karbondioksit salıyor

Kayalar, milyonlarca yıl önce yaşamış bitki ve hayvanların antik kalıntılarında muazzam bir karbon deposu içerir. Bu, "jeolojik karbon döngüsünün" Dünya'nın sıcaklığını düzenlemeye yardımcı olan bir termostat görevi gördüğü anlamına gelir. Örneğin, kimyasal ayrışma sırasında, yağmur suyunda bulunan zayıf asit belirli minerallere saldırdığında kayalar CO2'yi emebilir. Bu süreç, dünyanın dört bir yanındaki yanardağlar tarafından salınan sürekli CO2'nin dengelenmesine yardımcı oluyor ve yüzeyin bir milyar yıl veya daha uzun süre boyunca yaşanabilir kalmasına yardımcı olan Dünya'nın doğal karbon döngüsünün bir parçasını oluşturuyor.

Bununla birlikte, bu yeni çalışma ilk kez kayalardan atmosfere CO2 salınımının ek bir doğal sürecini ölçtü ve bunun dünya çapındaki yanardağlardan salınan CO2 kadar önemli olduğunu buldu. Şu anda bu süreç doğal karbon döngüsünün çoğu modelinde yer almamaktadır.

Süreç, eski deniz tabanlarında (bitkilerin ve hayvanların çökeltilere gömüldüğü yer) oluşan kayaların, örneğin Himalayalar veya And Dağları gibi dağlar oluştuğunda Dünya yüzeyine geri itilmesiyle meydana gelir. Bu, kayalardaki organik karbonun havadaki ve sudaki oksijene maruz kalmasına neden olur ve bu oksijen reaksiyona girip CO2 salabilir. Bu, ayrışmaya uğrayan kayaların genellikle varsayılan yutak yerine CO2 kaynağı olabileceği anlamına gelir.

Şimdiye kadar, bu CO2'nin kayalardaki organik karbonun ayrışmasından kaynaklanan salınımını ölçmek zordu. Yeni çalışmada araştırmacılar, kaya organik karbonunun oksijenle reaksiyona girmesiyle suya salınan bir iz element (renyum) kullandılar. Renyum seviyelerini ölçmek için nehir suyundan numune almak, CO2 salınımının ölçülmesini mümkün kılar. Ancak küresel bir tahmin elde etmek için dünyadaki tüm nehir suyunun örneklenmesi önemli bir zorluk olacaktır.

Araştırmacılar, Dünya yüzeyini büyütmek için iki şey yaptılar. İlk olarak yüzeye yakın kayalarda ne kadar organik karbon bulunduğunu hesapladılar. İkinci olarak, bunların en hızlı şekilde açığa çıktığı yerleri, yani dik dağlık bölgelerdeki erozyonu tespit ettiler.

Oxford Üniversitesi Yer Bilimleri Bölümü'nde çalışmayı yöneten araştırmacı Dr. Jesse Zondervan şunları söyledi: "O zaman asıl zorluk, belirsizlikleri göz önünde bulundurarak bu küresel haritaları nehir verileriyle nasıl birleştireceğimizdi. Tüm verilerimizi Oxford'da fiziksel, kimyasal ve hidrolojik süreçlerin karmaşık etkileşimini simüle eden bir süper bilgisayar. Bu devasa gezegen yapbozunun parçalarını bir araya getirerek, sonunda bu kayaların hava şartlarına maruz kalması ve eski karbonlarını havaya salması nedeniyle yayılan toplam karbondioksit miktarını tahmin edebildik."

Daha sonra bu, silikat minerallerinin doğal kayaların aşınmasıyla ne kadar CO2'nin çekilebileceğiyle karşılaştırılabilir. Sonuçlar, hava koşullarının bir CO2 kaynağı olduğu birçok geniş alanı belirledi; bu da hava koşullarının karbon döngüsünü nasıl etkilediğine ilişkin mevcut görüşe meydan okuyor. CO2 salınımının sıcak noktaları, doğu Himalayalar, Rocky Dağları ve And Dağları gibi tortul kayaların açığa çıkmasına neden olan yüksek yükselme oranlarına sahip dağ sıralarında yoğunlaştı. Kaya organik karbonunun ayrışmasından kaynaklanan küresel CO2 salınımının yılda 68 megaton karbon olduğu bulundu.

Çalışmayı finanse eden ROC-CO2 araştırma projesine liderlik eden Profesör Robert Hilton (Oxford Üniversitesi Yer Bilimleri Bölümü), şunları söyledi: "Bu, günümüzün fosil yakıtların yakılmasından kaynaklanan insan CO2 emisyonlarından yaklaşık 100 kat daha azdır, ancak bu Dünya çapındaki yanardağların ne kadar CO2 saldığına benzer, bu da onun Dünya'nın doğal karbon döngüsünde önemli bir oyuncu olduğu anlamına geliyor."

Bu akışlar Dünya'nın geçmişi sırasında değişmiş olabilir. Örneğin, organik madde içeren birçok kayanın ortaya çıktığı dağ oluşumu dönemlerinde, CO2 salınımı daha yüksek olmuş ve geçmişte küresel iklimi etkilemiş olabilir.

Devam eden ve gelecekteki çalışmalar, antropojenik iklim değişiklikleri nedeniyle kayaların ısınmasının artmasının yanı sıra insan faaliyetleri nedeniyle erozyondaki değişikliklerin bu doğal karbon sızıntısını nasıl artırabileceğini araştırıyor. Ekibin şu anda sorduğu soru, bu doğal CO2 salınımının önümüzdeki yüzyılda artıp artmayacağıdır. Hilton, "Şu anda bilmiyoruz, yöntemlerimiz sağlam bir küresel tahmin sunmamıza olanak tanıyor ancak bunun nasıl değişebileceğini henüz değerlendiremiyoruz" diyor.

Dr. Zondervan sözlerini şöyle tamamladı: "Kayaların aşınmasından kaynaklanan karbondioksit salınımı, günümüzün insan emisyonlarıyla karşılaştırıldığında küçük olsa da, bu doğal akışların daha iyi anlaşılması, karbon bütçemizi daha iyi tahmin etmemize yardımcı olacaktır."

kaynakça: 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>.