Vitring av stenar på jordens yta kan ta bort mindre växthusgaser från atmosfären än tidigare uppskattningar, säger ny forskning från University of Cambridge.

Resultaten, publiceras i PNAS , föreslå jordens naturliga mekanism för att ta bort koldioxid (CO ₂ ) från atmosfären via vittring av stenar kan i själva verket vara svagare än forskare trodde – vilket ifrågasätter stenarnas exakta roll för att lindra uppvärmningen under miljontals år.

Forskningen tyder också på att det kan finnas en tidigare okänd diskbänk som drar CO ₂ från atmosfären och påverkan av klimatförändringar över långa tidsskalor, som forskare nu hoppas hitta.

Vitring är den process genom vilken atmosfärisk koldioxid bryter ner stenar och sedan fastnar i sediment. Det är en stor del av vår planets kolcykel, överföring av koldioxid mellan marken, hav och luft, och påverka globala temperaturer.

"Vitring är som en planetarisk termostat - det är anledningen till att jorden är beboelig. Forskare har länge föreslagit att det är därför vi inte har en skenande växthuseffekt som på Venus, " sa huvudförfattaren Ed Tipper från Cambridges institution för geovetenskaper. Genom att låsa bort koldioxid i sediment, vittring tar bort det från atmosfären under långa tidsskalor, minska växthuseffekten och sänka den globala temperaturen.

Lagets nya beräkningar visar att, över hela jorden, vittringsflöden har överskattats med upp till 28 %, med störst påverkan på floder i bergsområden där stenar bryts ner snabbare.

De rapporterar också att tre av de största flodsystemen på jorden, inklusive de närliggande Yellow och Salween Rivers med deras ursprung på den tibetanska platån och Yukon River i Nordamerika, absorberar inte koldioxid under långa tidsskalor - som man trodde.

I decennier har den tibetanska platån åberopats som en långsiktig sänka för kol och klimatförmedlare. Cirka 25 % av sedimentet i världshaven kommer från platån.

"En av de bästa platserna att studera kolets kretslopp är floder, de är kontinenternas artärer. Floder är länken mellan den fasta jorden och oceanerna - och drar sediment som förvittrats från landet ner till haven där deras kol är inlåst i stenar, sa Tipper.

"Forskare har mätt kemin i flodvatten för att uppskatta vittringshastigheter i decennier, " sa medförfattaren Victoria Alcock "Upplöst natrium är en av de vanligast uppmätta produkterna av väderpåverkan - men vi har visat att det inte är så enkelt, och faktiskt natrium kommer ofta från någon annanstans."

Natrium frigörs när silikatmineraler, de grundläggande byggstenarna i de flesta av jordens stenar, löses i kolsyra - en blandning av koldioxid i atmosfären och regnvatten.

Dock, teamet fann att inte allt natrium kommer från denna vittringsprocess. "Vi har hittat ytterligare en källa till natrium i flodvatten över hela världen, ", sa medförfattaren Emily Stevenson. "Det extra natriumet kommer inte från väderbitna silikatstenar som andra studier antar, men i själva verket från mycket gamla leror som håller på att eroderas i flodavrinningsområden."

Tipper och hans forskargrupp studerade åtta av de största flodsystemen på jorden, ett uppdrag som involverade 16 fältsäsonger och tusentals laboratorieanalyser i jakt på var det extra natriumet kom ifrån.

De hittade svaret i en soppig "gel" av lera och vatten – känd som katjonbytarpoolen – som bärs med av leriga flodsediment.

Utbytespoolen är en reaktiv bikupa av katjoner - positivt laddade joner som natrium - som är svagt bundna till lerpartiklar. Katjonerna kan lätt byta ut gelén mot andra ämnen som kalcium i flodvatten, en process som kan ta bara några timmar.

Även om det har beskrivits i jordar sedan 1950-talet, den roll som utbytespoolen spelar för att tillföra natrium till floder har till stor del försummats.

"Den kemiska och isotopiska sammansättningen av lerorna i utbytespoolen berättar vad de är gjorda av och var de kommer ifrån, " sa medförfattaren Alasdair Knight. "Vi vet att många av lerorna som bärs av dessa floder kommer från gamla sediment, och vi föreslår att en del av natriumet i floden måste komma från dessa leror."

Lerorna bildades ursprungligen från kontinental erosion för miljoner år sedan. På sin resa nedströms skördade de katjoner från det omgivande vattnet - deras utbytesbassäng plockade upp natrium när de nådde havet. I dag, efter att ha lyfts upp från havsbotten, dessa gamla leror – tillsammans med deras natrium – eroderas nu av moderna floder.

Detta gamla natrium, som kan byta ut ur lerorna i utbytesbassängen till flodvatten, har tidigare misstagits som de upplösta resterna av modern vittring.

"Att generera bara en datapunkt tog en enorm mängd arbete i labbet och vi var också tvungna att göra mycket matematik, " sa Stevenson. "Det är som att blanda upp en kaka, använda en rättsmedicinsk metod för att isolera nyckelingredienser i sedimenten, lämnar efter sig bytesbassängen och lerorna. Människor har använt samma metoder under en riktigt lång tid - och de fungerar - men vi har kunnat hitta en extra ingrediens som ger natrium och vi måste ta hänsyn till detta."

"Det är tack vare många samarbetspartners och studenters hårda arbete under många år som våra prover hade möjlighet att ta tag i denna komplexa kemiska process i global skala, sa Tipper.

Forskare får nu fundera över vad som annars skulle kunna absorbera jordens koldioxid under geologisk tid. Det finns inga säkra kandidater – men en kontroversiell möjlighet är att livet tar bort kol från atmosfären. En annan teori är att silikatupplösning på havsbotten eller vulkaniska bågar kan vara viktig. "Människor har ägnat decennier åt att leta efter väderpåverkan på kontinenterna - så kanske vi nu måste börja expandera där vi ser, sa Tipper.