Vulcanii acționează ca o supapă de siguranță pentru climatul pe termen lung al Pământului – temperaturi stabile la suprafață

Arcurile vulcanice continentale ca acesta din Kamchatka, Rusia, sunt degradate rapid, eliminând dioxidul de carbon din atmosferă în timp geologic. Credit: Tom Gernon, Universitatea din Southampton

Oamenii de știință de la Universitatea din Southampton au descoperit că lanțurile mari de vulcani erau responsabili atât pentru emiterea, cât și pentru eliminarea dioxidului de carbon (CO) din atmosferă.₂) de-a lungul timpului geologic. Temperaturile s-au stabilizat la suprafața Pământului.

Cercetătorii care lucrează cu colegii de la Universitatea din Sydney, Universitatea Națională Australiană (ANU), Universitatea din Ottawa și Universitatea din Leeds, au explorat efectul combinat al proceselor din pământul solid, oceanele și atmosfera în ultimii 400 de milioane de ani. Descoperirile lor au fost publicate în jurnal științele naturale ale pământului.

Crăparea naturală și dizolvarea rocilor la suprafața Pământului se numește intemperii chimice. Este foarte important deoarece produsele intemperiilor (elemente precum calciu și magneziu) curg prin râuri către oceane, unde formează minerale care captează dioxidul de carbon.₂. Acest mecanism de feedback reglează dioxidul de carbon atmosferic₂ niveluri și, prin urmare, climatul global, de-a lungul timpului geologic.

„În acest sens, procesul de degradare la suprafața Pământului acționează ca un termostat geotermal”, spune autorul principal dr. Tom Gernon, profesor asociat de științe ale pământului la Universitatea din Southampton și membru al Institutului Turing. „Dar sa dovedit dificil să se determine controalele de bază datorită complexității sistemului Pământ”.

Vulcanul actual cu arc continental din Peninsula Kamchatka, Extremul Orient rus. Credit: Tom Gernon, Universitatea din Southampton

„Multe procese ale Pământului sunt interconectate și există câteva decalaje cheie între procese și efectele lor”, explică Eelco Rohling, profesor de oceane și schimbări climatice la ANU și coautor al studiului. „Așadar, înțelegerea impactului relativ al anumitor procese în cadrul răspunsului sistemului Pământului este o problemă de nerezolvat”.

Pentru a descoperi complexitatea, echipa a creat noua „rețea a Pământului”, care încorporează algoritmi de învățare automată și reconstrucții tectonice ale plăcilor. Acest lucru le-a permis să determine interacțiunile predominante în sistemul Pământ și cum au evoluat în timp.

Arcurile vulcanice au dominat intemperiile chimice globale în ultimii 400 de milioane de ani (în imagine: un râu care drenează vulcanul Peking, peninsula Kamchatka, Rusia). Credit: Tom Gernon, Universitatea din Southampton

Echipa a descoperit că arcurile vulcanice continentale au fost cel mai important motor al intensității meteorologice în ultimii 400 de milioane de ani. Astăzi, arcurile continentale constau în lanțuri de vulcani din, de exemplu, Anzi în America de Sud și cascade în Statele Unite. Acești vulcani sunt unele dintre cele mai înalte și mai rapide caracteristici de erodare de pe Pământ. Deoarece rocile magmatice sunt fragmentate și interacționează chimic, acestea sunt afectate rapid și curg în oceane.

„Este un act de echilibrare”, a spus Martin Palmer, profesor de geochimie la Universitatea din Southampton și coautor al studiului. „Pe de o parte, acești vulcani pompează cantități mari de dioxid de carbon”.₂ Ceea ce a dus la o creștere a dioxidului de carbon în atmosferă₂ niveluri. Pe de altă parte, acești vulcani au contribuit la îndepărtarea acestui carbon prin reacții meteorologice rapide. „

Studiul pune la îndoială conceptul bine stabilit că stabilitatea climatului Pământului de-a lungul a zeci până la sute de milioane de ani reflectă un echilibru între intemperiile de pe fundul mării și incluziunile continentale. „Ideea unei astfel de tensiuni geologice între mase terestre și fundul mării ca factor dominant al alterării suprafeței nu este susținută de date”, spune dr. Gernon.

„Din păcate, rezultatele nu înseamnă că natura ne va salva de schimbările climatice”, subliniază dr. Gernon. „Astăzi, dioxidul de carbon din atmosferă₂ Nivelurile sunt mai mari decât în ​​orice moment din ultimii trei milioane de ani, iar emisiile conduse de om sunt de aproximativ 150 de ori mai mari decât dioxidul de carbon vulcanic.₂ emisiilor. Arcurile continentale care par să fi salvat planeta în trecutul profund nu există pur și simplu la scara necesară pentru a ajuta la combaterea CO2 astăzi.₂ emisiilor. „

Dar concluziile echipei oferă încă informații importante despre modul în care societatea gestionează actuala criză climatică. Meteorizarea stâncilor îmbunătățită industrial – unde rocile sunt zdrobite și răspândite pe tot pământul pentru a accelera ratele de reacție chimică – ar putea juca un rol cheie în eliminarea în siguranță a dioxidului de carbon.₂ Din aer. Rezultatele echipei indică faptul că astfel de scheme pot fi desfășurate în mod optim folosind materiale igne alcaline (cele care conțin calciu, potasiu și sodiu), cum ar fi cele găsite în mediile cu arc continental.

„Acesta nu este în niciun caz un panaceu pentru criza climatică – trebuie disperat să reducem CO2₂ Emisii în conformitate cu căile de atenuare IPCC, punct. Evaluarea noastră a feedback-urilor meteorologice pe perioade lungi de timp poate ajuta la proiectarea și evaluarea unor scheme meteorologice îmbunătățite la scară largă, care sunt doar unul dintre pașii necesari pentru a aborda schimbările climatice globale ”, conchide dr. Gernon.

Referință: „Meteorizarea chimică globală dominată de arcuri continentale de la mijlocul paleozoicului” de Thomas M. Gernon, Thea K. Hinks, Andrew S. Meredith, Elko J. Rohling, Martin R. Palmer, Gavin L. Foster, Clement B. Patay și R. Dietmar Muller, 23 august 2021, Nature Geoscience.
DOI: 10.1038 / s41561-021-00806-0