Геологи обнаружили, что горные хребты с низким рельефом являются крупнейшими поглотителями углерода.
На протяжении многих сотен миллионов лет средняя температура на поверхности Земли менялась не более чем на 20° по Цельсию, что способствовало жизни на нашей планете. Для поддержания таких стабильных температур Земля должна иметь «термостат», который регулирует концентрацию углекислого газа в атмосфере в геологических масштабах времени, влияя на глобальные температуры.
Эрозия и выветривание горных пород являются важными частями этого «термостата». Группа под руководством геолога LMU Аарона Буфе и Нильса Ховиуса из Немецкого исследовательского центра геонаук теперь смоделировала влияние этих процессов на углерод в атмосфере. Их удивительный результат: захват CO 2 посредством реакций выветривания наиболее высок в горных хребтах с низким рельефом и умеренными скоростями эрозии , а не там, где скорости эрозии самые высокие.
Выветривание происходит, когда горные породы подвергаются воздействию воды и ветра. «Когда силикаты выветриваются, углерод удаляется из атмосферы и позже осаждается в виде карбоната кальция . Напротив, выветривание других фаз, таких как карбонаты и сульфиды или органический углерод, содержащийся в горных породах, высвобождает CO2 . Эти реакции обычно происходят намного быстрее, чем выветривание силикатов», — говорит Ховиус.
«В результате влияние горообразования на углеродный цикл является сложным».
Модель выветривания демонстрирует общие механизмы
Чтобы решить эту сложность, исследователи использовали модель выветривания для анализа потоков выветривания сульфидов, карбонатов и силикатов в ряде целевых регионов исследования, таких как Тайвань и Новая Зеландия, с большими диапазонами скоростей эрозии. Они опубликовали свои выводы в журнале Science .
«Мы обнаружили схожее поведение во всех местах, что указывает на общие механизмы», — говорит Буфе.
Дальнейшее моделирование показало, что связь между эрозией и потоками CO 2 нелинейна, но что захват CO 2 из выветривания достигает пика при скорости эрозии приблизительно 0,1 миллиметра в год. Когда скорости ниже или выше, меньше CO 2 поглощается и CO 2 может даже выбрасываться в атмосферу.
«Высокие скорости эрозии, как на Тайване или в Гималаях, приводят к тому, что выветривание становится источником CO2 , поскольку в какой-то момент выветривание силикатов перестает увеличивать скорость эрозии, тогда как выветривание карбонатов и сульфидов продолжает увеличиваться», — объясняет Буфе.
В ландшафтах с умеренной скоростью эрозии, около 0,1 миллиметра в год, быстро выветриваемые карбонаты и сульфиды в значительной степени истощены, тогда как силикатные минералы имеются в изобилии и эффективно выветриваются.
Там, где эрозия даже медленнее 0,1 миллиметра в год, выветриванию подвергается лишь небольшое количество минералов. Поэтому крупнейшими поглотителями CO2 являются горные хребты с низким рельефом, где скорость эрозии приближается к оптимальной.
«В геологических масштабах времени температура, на которую настроен «термостат» Земли, в значительной степени зависит от глобального распределения скорости эрозии», — говорит Буфе.
Буф считает, что для более детального изучения влияния эрозии на климатическую систему Земли в будущих исследованиях следует дополнительно рассмотреть поглотители органического углерода и выветривание в поймах.
Материал: Мюнхенский университет имени Людвига-Максимилиана