Berg släpper ut samma mängd kol varje år som vulkaner - cirka 100 megaton - och ändå vet vi väldigt lite om processen. Att förstå dessa utsläpp kan berätta mer om deras effekter på klimatet, både i det förflutna och i framtiden.

Skiftande tektoniska plattor under jordens yta skapar vulkaner, som bryter ut i en mängd gaser och smält sten. Men när tallrikar sakta skiftar över tiden, de ger också upphov till berg-och tar upp kolemitterande material som har begravts under ytan i årtusenden.

När människor pumpar ut aldrig tidigare skådade mängder koldioxid i atmosfären, forskare driver på för att förstå hur den naturliga kolcykeln fungerar, och hur det kommer att påverkas av inte bara det ökade kolet i atmosfären, men de stigande temperaturerna och skiftande vädermönster för de globala klimatförändringarna.

I miljontals år, kol har legat fast i bergstenen. En del av det var en gång i skalen av små organismer på havsgolv eller döda träd begravda under tyngden av jord som cementerades till sten med tiden. Men när jordens tektoniska plattor skiftar under årtusenden, stenplattor som en gång låg på botten av havet skrynkliga, spände eller lyftes till de höga bergshöjderna.

"När dessa stenar exponeras nära ytan, syret i luften och i vattnet kan reagera med det organiska materialet i dessa bergarter och släppa ut kolet som koldioxid, "förklarade professor Robert Hilton, en geolog vid University of Durham, STORBRITANNIEN. "Det är som att jorden andas, denna förbrukning av organiskt material och en långsam frisättning. "

Livet som vi känner det beror på kol, och dess rörelse mellan landet, oceaner och atmosfär kallas "kolcykeln".

Professor Hilton leder ett projekt som heter ROC-CO ₂ som syftar till att kvantifiera bidraget av organiskt kol i bergart till denna naturliga kolcykel.

I tidigare modeller, berg trodde att fånga kol från atmosfären. Kolsyra och vatten urholkar mineraler och stenar, och kolet rinner så småningom till havet via floder. Men utsläpp av organiskt kol genom erosion kan minska mängden kol vi antar tas bort från atmosfären. Dessa bidrag - och att veta hur de kommer att förändras när planeten blir hetare - är viktiga för att förstå vilken värld vi kommer att leva om ett sekel från nu.

Cykel

Det finns många luckor i vår förståelse av kolcykeln, mestadels om de processer som sker på land i motsats till i haven, enligt professor Susan Trumbore, chef för Max Planck Institute for Biogeochemistry i Tyskland. "Med klimatförändringarna förändringar i mängden koldioxid (tillgänglig), förändringar i själva ekosystemen genom att förändra fauna, nya sjukdomar, och nya arter, förmågan att förutsäga framtiden är sämre. Vi förstår i grunden inte dessa processer, " Hon sa.

Under sin doktorsexamen, Professor Hilton erkände bergserosionens roll som en av dessa luckor. "Jag blev förvånad över att vissa av dessa aspekter är så dåligt förstådda, " han sa.

Medan mänskliga kopplade koldioxidutsläpp och deras effekter är ett stort fokus för klimatforskning-de står för cirka 9, 400 megaton kol, nästan 100 gånger mer än bergsförvitring eller vulkaner - mindre bidrag är också viktiga pusselbitar och förekommer över längre tidsramar. Deras effekter märks under århundraden och är en integrerad del av vårt klimat. Antropogena koldioxidutsläpp, å andra sidan, förekommer på en mycket kort tidsskala, orsakar en oöverträffad förändringstakt i naturliga system.

"Vi måste förstå hur (fjällvittring) fungerade tidigare, "sade prof. Hilton. Det är viktigt, han säger, eftersom kolcykeln är så nära kopplad till jordens klimat, som i sin tur satte ramarna för växt- och djurutveckling.

Och med berg och erosion, "markytan uppdateras hela tiden genom att material rör sig nerför sluttningar, få nya stenar i kontakt med atmosfären och vattnet. "

Professor Sophie Opfergelt, en geolog vid UC Louvain i Belgien som undersöker kemisk vittring av stenar, beskriver berg och vittring som en stor reaktor.

"Berg är sätt att föra in material i reaktorn. När det uppstår ett berg eller erosion, du utsätter fler mineraler och ytor för vittring, "sa hon." Det täcker också några av dessa material och hindrar material från att komma in i reaktorn. "

Flöde

Genom ROC-CO ₂ , Prof. Hilton och kollegor utvecklar tekniker för att mäta kolutsläppshastigheten, eller fluss, från berg.

En teknik, som de beskriver i en ny tidning, mäter bergets koldioxidutsläpp direkt genom att borra ett 40 cm djupt hål i berget, och uppföra en lufttät kammare över den för att mäta mängden kol som släpps ut.

"Det finns kol i atmosfären runt omkring oss, och du vill inte mäta det, "Sa prof. Hilton." När vi andas ut, vi andas ut mycket kol och vi är mycket säkra på att vi inte vill mäta det. När växter andas ut, de släpper ut koldioxid och det är vi inte heller intresserade av. "

Prof. Hilton och kollegor undviker kontaminering genom att täcka berget med den lufttäta kammaren och tömma den upprepade gånger för de gaser de samlar in för analys. Senare, i labbet, de måste bevisa att gaserna inte kom från andra källor.

Allt modernt kol innehåller kol-14, en instabil form av kol som bryts ner med tiden. Forntida kol från stenar innehåller inte längre något av detta radioaktiva kol eftersom det redan har gått sönder. "Detta är kritiskt för annars kan folk bara säga att du mäter kol från en växt och dess rötter (inuti berget), "sa professor Hilton.

En annan metod är att jaga efter resterna av dessa vittringsreaktioner och använda dem för att uppskatta flödet. "Tanken här är att när du bryter ner dessa stenar, du släpper andra saker som du kanske kan spåra. Så, till exempel, vi kan mäta vatten i en bäck eller flod och säga något om (kemiska) reaktioner som sker uppströms, "Sa professor Hilton.

I en tidning 2017, författarna, inklusive professor Hilton, mätte mängden organiska kolpartiklar i de suspenderade sedimenten från Kosñipata -floden i Peru under ett år. De fann att det var en stor skillnad mellan den uppskattade erosionen i Anderna och vad som faktiskt hamnade i floden nedströms. Detta väcker frågor om den faktiska koldioxidbudgeten för Amazonas flodbassäng, tros vara en av planetens största kolsänkor.

Undersöker

Professor Hilton undersöker för närvarande koldioxidflöden på platser runt om i världen från Kanada till Frankrike och Schweiz till Nya Zeeland.

"Vi inser att vi inte kan mäta flöde överallt, "Sa prof. Hilton. Vågen är" för gigantiska "men att ha en mängd olika platser innebär att de kan försöka karakterisera flödet för olika miljöer.

"En av anledningarna till att göra detta är att kvantifiera globala flöden, men det viktigaste att säga är varför skulle detta flöde förändras, vad styr det, och hur det reagerar på saker som temperaturförändringar. "

Professor Hilton hoppas slutligen kunna beskriva hur flödet har förändrats under århundraden eller till och med årtusenden. "Strävan är att kunna berätta mer om varför denna process förändras över tid - i det avlägsna, geologiskt förflutet eller till och med (förutsäga vad som kommer att hända) under nästa århundrade. "

Forskare, inklusive professor Hilton, har visat att klimat och en ökning eller minskning av regn och vattenavrinning påverkar hur snabbt erosion sker. Syftet är att nu förstå om ökad erosion skulle kunna upptäcka ännu mer kol som har legat låst i sten i årtusenden, och ytterligare påskynda klimatförändringarna.

Det är en fråga som professor Hilton också hoppas kunna svara på.

"Hur kan denna process (flöde) förändras för att påverka den naturliga kolcykeln?" han frågade. "(Detta) påverkar livslängden för koldioxidutsläpp i atmosfären."