Forskare från Cambridge University och NTU Singapore har funnit att långsamma kollisioner av tektoniska plattor drar mer kol till jordens inre än man tidigare trott.

De fann att kolet som dras in i jordens inre vid subduktionszoner - där tektoniska plattor kolliderar och dyker in i jordens inre - tenderar att hålla sig inlåst på djupet, snarare än att återuppstå i form av vulkaniska utsläpp.

Deras fynd, publicerad i Naturkommunikation , föreslå att endast ungefär en tredjedel av det kol som återvinns under vulkaniska kedjor återvänder till ytan via återvinning, i motsats till tidigare teorier om att det som går ner mestadels kommer tillbaka.

En av lösningarna för att hantera klimatförändringar är att hitta sätt att minska mängden koldioxid ₂ i jordens atmosfär. Genom att studera hur kol beter sig på den djupa jorden, som rymmer majoriteten av vår planets kol, forskare kan bättre förstå hela livscykeln för kol på jorden, och hur det flyter mellan atmosfären, hav och liv vid ytan.

De mest förstådda delarna av kolcykeln är vid eller nära jordens yta, men djupt kollager spelar en nyckelroll för att upprätthålla vår planets livsmiljö genom att reglera atmosfärisk CO ₂ nivåer. "Vi har för närvarande en relativt god förståelse för ytbehållarna av kol och flödet mellan dem, men vet mycket mindre om jordens inre kolbutiker, som kretsar kol under miljontals år, "sa huvudförfattaren Stefan Farsang, som genomförde forskningen medan en doktorsexamen student vid Cambridge Department of Earth Sciences.

Det finns ett antal sätt för kol att släppas tillbaka till atmosfären (som CO ₂ ) men det finns bara en väg där den kan återvända till jordens inre:via plattsubduktion. Här, ytkol, till exempel i form av snäckskal och mikroorganismer som har låst atmosfärisk CO ₂ in i deras skal, kanaliseras in i jordens inre. Forskare hade trott att mycket av detta kol sedan återfördes till atmosfären som CO ₂ via utsläpp från vulkaner. Men den nya studien avslöjar att kemiska reaktioner som äger rum i stenar som sväljs upp vid subduktionszoner fäller kol och skickar det djupare in i jordens inre - stoppar en del av det som kommer tillbaka till jordens yta.

Teamet genomförde en rad experiment på European Synchrotron Radiation Facility, "ESRF har världsledande anläggningar och den expertis som vi behövde för att få våra resultat, "sa medförfattaren Simon Redfern, Dekan vid College of Science vid NTU Singapore, "Anläggningen kan mäta mycket låga koncentrationer av dessa metaller vid de höga tryck- och temperaturförhållanden som är intressanta för oss." För att replikera det höga trycket och temperaturen i subduktionszoner, de använde ett uppvärmt diamantstäd, "där extrema tryck uppnås genom att pressa två små diamantstäd mot provet.

Arbetet stöder växande bevis för att karbonatstenar, som har samma kemiska smink som krita, bli mindre kalciumrika och mer magnesiumrika när de kanaliseras djupare in i manteln. Denna kemiska omvandling gör karbonat mindre lösligt - vilket betyder att det inte dras in i vätskorna som tillför vulkaner. Istället, majoriteten av karbonatet sjunker djupare ner i manteln där det så småningom kan bli diamant.

"Det finns fortfarande mycket forskning att göra på detta område, "sa Farsang." I framtiden, vi strävar efter att förfina våra uppskattningar genom att studera karbonatlösligheten i en bredare temperatur, tryckintervall och i flera vätskekompositioner. "

Fynden är också viktiga för att förstå karbonatbildningens roll i vårt klimatsystem mer allmänt. "Våra resultat visar att dessa mineraler är mycket stabila och säkert kan låsa CO ₂ från atmosfären till fasta mineralformer som kan resultera i negativa utsläpp, "sa Redfern. Teamet har undersökt användningen av liknande metoder för koldioxidavskiljning, som flyttar atmosfärisk CO ₂ lagras i stenar och hav.

"Dessa resultat kommer också att hjälpa oss att förstå bättre sätt att låsa kol i den fasta jorden, ur atmosfären. Om vi ​​kan påskynda denna process snabbare än naturen klarar den, det kan visa sig vara en väg för att lösa klimatkrisen, sa Redfern.