岩石中的古代碳释放的二氧化碳与世界火山一样多

数百万年前的动植物遗骸中，岩石中含有大量的碳。这意味着“地质碳循环”充当恒温器，有助于调节地球的温度。例如，在化学风化过程中，当某些矿物质受到雨水中弱酸的侵蚀时，岩石会吸收二氧化碳。这一过程有助于抵消世界各地火山不断释放的二氧化碳，并构成地球自然碳循环的一部分，帮助地球表面在十亿年或更长时间内保持适宜生命居住。

然而，这项新研究首次测量了二氧化碳从岩石释放到大气中的额外自然过程，发现它与世界各地火山释放的二氧化碳一样重要。目前，大多数自然碳循环模型均未包含此过程。

当古代海底（动植物埋藏在沉积物中）上形成的岩石被推回到地球表面时，例如喜马拉雅山或安第斯山脉等山脉形成时，就会发生这一过程。这会将岩石中的有机碳暴露于空气和水中的氧气，从而发生反应并释放二氧化碳。这意味着风化岩石可能是二氧化碳的来源，而不是通常认为的汇。

到目前为止，测量岩石中风化有机碳释放的二氧化碳已被证明是困难的。在这项新研究中，研究人员使用了一种示踪元素（铼），当岩石有机碳与氧发生反应时，该元素会释放到水中。对河水进行采样来测量铼含量可以量化二氧化碳的排放量。然而，对世界上所有河流的水进行采样以获得全球估计将是一个重大挑战。

为了在地球表面进行升级，研究人员做了两件事。首先，他们计算出靠近地表的岩石中存在多少有机碳。其次，他们找出了这些区域暴露最快的地方，即陡峭山区的侵蚀。

牛津大学地球科学系的研究人员 Jesse Zondervan 博士领导了这项研究，他说：“接下来的挑战是如何将这些全球地图与河流数据结合起来，同时考虑到不确定性。我们将所有数据输入到牛津大学的一台超级计算机，模拟物理、化学和水文过程的复杂相互作用。通过将这个巨大的行星拼图拼凑在一起，我们最终可以估算出这些岩石风化并将其古老的碳排放到空气中时排放的二氧化碳总量。”

然后可以将其与硅酸盐矿物的自然岩石风化可以吸收多少二氧化碳进行比较。结果发现许多大片地区的风化作用是二氧化碳的来源，这对当前关于风化作用如何影响碳循环的观点提出了挑战。 CO2释放热点集中在抬升率高、导致沉积岩暴露的山脉，如喜马拉雅山脉东部、落基山脉和安第斯山脉。研究发现，全球岩石有机碳风化每年释放的二氧化碳量为 68 兆吨。

负责资助这项研究的 ROC-CO2 研究项目的罗伯特·希尔顿教授（牛津大学地球科学系）表示：“这比目前人类燃烧化石燃料产生的二氧化碳排放量少了约 100 倍，但类似于世界各地火山释放的二氧化碳量，这意味着它是地球自然碳循环的关键参与者。”

这些通量可能在地球过去发生过变化。例如，在造山时期，产生了许多含有有机物的岩石，二氧化碳的释放量可能更高，从而影响了过去的全球气候。

正在进行和未来的工作正在研究人类活动导致的侵蚀变化以及人为气候变化导致的岩石变暖如何增加这种自然碳泄漏。研究小组现在要问的一个问题是，自然二氧化碳排放量在下个世纪是否会增加。希尔顿表示：“目前我们还不知道，我们的方法使我们能够提供可靠的全球估计，但尚未评估它会如何改变。”

“虽然岩石风化释放的二氧化碳与当今人类排放的二氧化碳相比很小，但对这些自然通量的进一步了解将帮助我们更好地预测我们的碳预算”Zondervan 博士总结道。

资源 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>.