Kontinentala vulkaniska bågar som denna i Kamchatka, Ryssland, blir snabbt vittrade, driva bort CO2 från atmosfären över geologisk tid. Kredit:Tom Gernon, University of Southampton
Forskare vid University of Southampton har upptäckt att omfattande kedjor av vulkaner har varit ansvariga för att både släppa ut och sedan avlägsna atmosfärisk koldioxid (CO) 2 ) över geologisk tid. Detta stabiliserade temperaturen på jordens yta.
Forskarna, arbeta med kollegor vid University of Sydney, Australian National University (ANU), University of Ottawa och University of Leeds, utforskade den kombinerade effekten av processer i den fasta jorden, hav och atmosfär under de senaste 400 miljoner åren. Deras resultat publiceras i tidskriften Naturgeovetenskap .
Naturlig nedbrytning och upplösning av stenar vid jordens yta kallas kemisk vittring. Det är ytterst viktigt eftersom produkterna från väderpåverkan (element som kalcium och magnesium) spolas ut via floder till haven, där de bildar mineraler som låser upp CO 2 . Denna återkopplingsmekanism reglerar atmosfärisk CO 2 nivåer, och i sin tur globalt klimat, över geologisk tid.
"I det här avseendet, vittring av jordens yta fungerar som en geologisk termostat", säger huvudförfattaren Dr. Tom Gernon, Docent i geovetenskap vid University of Southampton, och en Fellow vid Turing Institute. "Men de underliggande kontrollerna har visat sig svåra att fastställa på grund av komplexiteten i jordsystemet".
Dagens kontinentalbågsvulkan på Kamchatkahalvön, ryska Fjärran Östern. Kredit:Tom Gernon, University of Southampton
"Många jordprocesser är sammanlänkade, och det finns några stora tidsförskjutningar mellan processer och deras effekter", förklarar Eelco Rohling, Professor i Ocean and Climate Change vid ANU och medförfattare till studien. "Att förstå den relativa påverkan av specifika processer inom jordsystemets reaktion har därför varit ett svårlöst problem".
För att reda ut komplexiteten, laget konstruerade en roman "Earth Network", som inkluderar maskininlärningsalgoritmer och plattektoniska rekonstruktioner. Detta gjorde det möjligt för dem att identifiera de dominerande interaktionerna inom jordsystemet, och hur de utvecklats genom tiden.
Teamet fann att kontinentala vulkanbågar var den viktigaste drivkraften för väderleksintensiteten under de senaste 400 miljoner åren. I dag, kontinentala bågar består av kedjor av vulkaner i, till exempel, Anderna i Sydamerika, och Cascades i USA. Dessa vulkaner är några av de högsta och snabbaste eroderande egenskaperna på jorden. Eftersom de vulkaniska stenarna är fragmenterade och kemiskt reaktiva, de vittras snabbt och spolas ut i haven.
Martin Palmer, Professor i geokemi vid University of Southampton och medförfattare till studien, sa:"Det är en balansgång. Å ena sidan, dessa vulkaner pumpade ut stora mängder CO 2 som ökade atmosfärisk CO 2 nivåer. Å andra sidan, samma vulkaner hjälpte till att ta bort det kolet via snabba väderreaktioner."
Global kemisk vittring har dominerats av vulkaniska bågar under de senaste 400 miljoner åren (bilden:en flod som dränerar Bakening-vulkanen, Kamchatka halvön, Ryssland). Kredit:Tom Gernon, University of Southampton
Studien ställer tvivel på ett länge känt koncept att jordens klimatstabilitet under tiotals till hundratals miljoner år återspeglar en balans mellan vittring av havsbotten och kontinentala interiörer. "Idén om en sådan geologisk dragkamp mellan landmassorna och havsbotten som en dominerande drivkraft för väderpåverkan på jorden stöds inte av data, " säger Dr Gernon.
"Tyvärr, resultaten betyder inte att naturen kommer att rädda oss från klimatförändringar", betonar Dr Gernon. "I dag, atmosfärisk CO 2 nivåerna är högre än någon gång under de senaste 3 miljoner åren, och människodrivna utsläpp är cirka 150 gånger större än vulkanisk koldioxid 2 utsläpp. De kontinentala bågarna som verkar ha räddat planeten i det djupa förflutna är helt enkelt inte närvarande i den skala som behövs för att motverka dagens koldioxid 2 utsläpp".
Men teamets resultat ger fortfarande kritiska insikter om hur samhället kan hantera den nuvarande klimatkrisen. Artificiellt förbättrad stenvittring – där stenar pulvriseras och sprids över land för att påskynda kemiska reaktionshastigheter – kan spela en nyckelroll för att säkert avlägsna koldioxid 2 från atmosfären. Teamets resultat tyder på att sådana system kan användas optimalt genom att använda kalk-alkaliska vulkaniska material (de som innehåller kalcium, kalium och natrium), som de som finns i kontinentalbågsmiljöer.
"Detta är inte på något sätt en silverkula lösning på klimatkrisen - vi måste snarast minska CO 2 utsläpp i linje med IPCC:s begränsningsvägar, punkt. Vår bedömning av väderåterkopplingar över långa tidsskalor kan hjälpa till att utforma och utvärdera storskaliga förbättrade väderleksscheman, vilket bara är ett av stegen som behövs för att motverka globala klimatförändringar", Dr Gernon avslutar.
