Taiwan är en ö av extremer:svåra jordbävningar och tyfoner slår upprepade gånger regionen och förändrar landskapet, ibland katastrofalt. Detta gör Taiwan till ett fantastiskt laboratorium för geovetenskap. Erosionsprocesser, till exempel, förekommer upp till tusen gånger snabbare i mitten av ön än längst söderut. Denna skillnad i erosionshastigheter påverkar den kemiska vittringen av stenar och ger insikter om vår planets kolcykel i en skala av miljoner år.

En grupp forskare under ledning av Aaron Bufe och Niels Hovius från German Research Centre for Geosciences (GFZ) har nu utnyttjat de olika erosionshastigheterna och undersökt hur berghöjning och erosion avgör balansen mellan kolutsläpp och upptag. Det överraskande resultatet:vid höga erosionshastigheter, vittringsprocesser frigör koldioxid; vid låga erosionshastigheter, de binder kol från atmosfären. Studien kommer att publiceras i Naturgeovetenskap .

Bakom allt detta ligger tektoniska och kemiska processer. Särskilt i snabbt växande berg, tektonisk höjning och erosion tar ständigt upp färskt bergmaterial från underjorden. Där utsätts det för cirkulerande surt vatten som löser upp eller förändrar berget. Beroende på typ av sten, denna vittring har mycket olika effekter på jordens klimat. Till exempel, om kolsyra från jorden kommer i kontakt med silikatmineraler, kalksten (kalciumkarbonat eller CaCO3) fälls ut, där kolet sedan är bundet under mycket lång tid.

När det gäller en kombination av svavelhaltiga mineraler, såsom pyrit, och kalksten, det motsatta händer. Svavelsyran som bildas när pyrit kommer i kontakt med vatten och syre löser karbonatmineraler, producerar alltså CO ₂ . Detta förhållande mellan bergsbyggande och kemisk vittring tros påverka vår planets klimat i en skala av miljoner år. Men exakt hur påverkar tillväxten av Alperna eller Himalaya klimatet? Påskyndar silikatvittringen, får klimatet att svalna? Eller dominerar upplösningen av kalksten med svavelsyra, driver koncentrationen av atmosfärisk CO ₂ upp, med åtföljande global uppvärmning?

Denna fråga kan besvaras i södra Taiwan. Taiwan ligger vid en subduktionszon, där en havsplatta glider under den asiatiska kontinenten. Denna subduktion orsakar snabb bergstillväxt. Medan mitten av ön har stått högt i flera miljoner år, södra spetsen har just kommit upp ur havet. Där, bergen har låg relief och de eroderar relativt långsamt. Längre norrut, där bergen är branta och höga, färsk sten förs snabbt till jordens yta efter väder. Användbart, klipporna i södra Taiwan är typiska för många unga bergskedjor runt om i världen, innehåller mestadels silikatmineraler med lite karbonat och pyrit.

I deras studie, forskarna tog prov på floder som samlar vatten från dessa berg med olika erosionshastigheter. Från materialet löst i floderna, forskarna uppskattade andelen sulfid, karbonat, och silikatmineraler vid vittringen. Dessa resultat gjorde det möjligt för dem att uppskatta mängden CO ₂ som binds och mängden CO ₂ frigörs av vittringsreaktionerna. Första författaren Aaron Bufe rapporterar, "Vi fann att i den sydligaste delen av Taiwan, atmosfärisk CO ₂ kvarhållande dominerar. Dock, längre norrut, där bergen rasar snabbare, karbonat- och sulfidvittringshastigheter dominerar och CO ₂ är släppt."

Så, ökar vittring i bergskedjor CO ₂ i atmosfären? Aaron Bufe säger, "vi kan göra relativt bra uttalanden om Taiwan. Det verkar som att kemisk vittring i detta mest aktiva bergbälte är en nettoavgivare av CO ₂ till atmosfären på grund av kemisk vittring. Men, kanske historien förändras när sediment som sköljs ner från bergen fångas i stora alluviala slätter; som vid foten av Himalaya eller Alperna.

Dessa sediment är ofta rika på silikater, vars vittring avlägsnar CO ₂ . Dessutom, bergsbyggnad för inte bara sedimentära bergarter med pyrit och karbonat till jordens yta, men också bergarter som har bildats av stelnad magma och innehåller många färska silikater som vittrar snabbt. Forskare har några berg att bestiga innan vi helt vet vilken nettoeffekt vittring har på jordens klimat."