На протяжении многих сотен миллионов лет средняя температура на поверхности Земли менялась не более чем на 20°С, что способствовало жизни на нашей планете. Чтобы поддерживать такие стабильные температуры, на Земле должен быть «термостат», который регулирует концентрацию углекислого газа в атмосфере в геологических временных масштабах, влияя на глобальные температуры.
Эрозия и выветривание горных пород являются важными частями этого «термостата». Команда под руководством геолога LMU Аарона Буфе и Нильса Ховиуса из Немецкого исследовательского центра геонаук смоделировала влияние этих процессов на углерод в атмосфере. Их неожиданный результат: улавливание CO 2 в результате реакций выветривания является самым высоким в горных хребтах с низким рельефом и умеренной скоростью эрозии, а не там, где скорость эрозии самая высокая.
Выветривание происходит, когда порода подвергается 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, выделяет CO 2 . Эти реакции обычно протекают намного быстрее, чем силикатные. выветривание», — говорит Ховиус.
«Как следствие, влияние горообразования на углеродный цикл является сложным».
Модель выветривания показывает общие механизмы
Чтобы решить эту сложность, исследователи использовали модель выветривания для анализа потоков сульфидного, карбонатного и силикатного выветривания 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 взаимосвязь между эрозией и потоками CO 2 не является линейной, но что CO 2 улавливается из пиков выветривания со скоростью эрозии примерно 0,1 миллиметра в год. Когда нормы ниже или выше, меньше CO 2 улавливается и CO 2 может даже выбрасываться в атмосферу.
«Высокие темпы эрозии, такие как на Тайване или в Гималаях, подталкивают выветривание стать источником CO 2 , потому что силикатное выветривание в какой-то момент перестает увеличиваться со скоростью эрозии, тогда как выветривание карбонатов и сульфидов усиливается», — объясняет Буфе.
В ландшафтах с умеренной скоростью эрозии, составляющей около 0,1 миллиметра в год, быстро выветривающиеся карбонаты и сульфиды в значительной степени истощаются, тогда как силикатные минералы имеются в изобилии и эффективно выветриваются.
Там, где эрозия происходит даже медленнее, чем 0,1 миллиметра в год, выветриванию остается лишь небольшое количество полезных ископаемых. Таким образом, крупнейшими поглотителями CO 2 являются горные хребты с низким рельефом, такие как Шварцвальд или Береговой хребет Орегона, где скорость эрозии приближается к оптимальной.
«Поэтому в геологических временных масштабах температура, на которую устанавливается «термостат» Земли, сильно зависит от глобального распределения скорости эрозии», — говорит Буфе.
Чтобы более детально понять влияние эрозии на климатическую систему Земли, Буфе считает, что будущие исследования должны дополнительно учитывать поглотители органического углерода и выветривание в поймах рек.
