Ett team av forskare har upptäckt mikroskopiska upplösningssömmar som löser upp cirka 10 procent av kolet i forntida djuphavskalkstenar där det mesta av världens kol lagras.

Forskargruppen, ledd av Dr. Christoph Schrank från QUT:s School of Earth and Atmospheric Sciences, Dr. Michael Jones från QUT:s Central Analytical Research Facility, och Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO) synkrotronforskare Dr. Cameron Kewish, publicerade sina resultat i Natur tidning Kommunikation Jord och miljö .

Dr Schrank sa att djuphavskalkstenar hade varit jordens största kolsänka under de senaste 180 miljoner åren eftersom de fångade det mesta av planetens kol.

"Dock, deras bidrag till den långsiktiga kolcykeln är dåligt kvantifierad, " han sa.

"Att mäta mängden kol som fångas i djuphavskalkstenar är grundläggande för att förstå den långsiktiga kolcykeln - hur kol utbyts mellan atmosfären, haven, biosfären, och jordens steniga ben under tusentals till miljoner år."

"Forskare försöker reda ut kolets kretslopp för att förstå viktiga processer som klimatförändringar. För att göra det, vi måste uppskatta hur mycket kol kalkstenarna verkligen kan fånga."

Dr Schrank sa att de använde högupplösta kemiska och strukturella kartor för att räkna ut att dessa mikroupplösningssömmar var ultratunna lager längs vilka stora mängder kalciumkarbonat hade lösts upp.

"Medan individuella mikroupplösningssömmar är mycket tunnare än ett människohår, deras avstånd är otroligt tätt – det genomsnittliga avståndet mellan två sömmar är ungefär en hårsmån, " sa Dr. Schrank.

"Vi sammanfogade denna geometriska information och massbalansuppskattningar för att räkna ut att mikroupplösningssömmarna löste upp cirka 10 procent av det totala kolet i kalkstenarna i vår studie."

"Publicerade matematiska modeller av kalkstensupplösning och geologiska bevis tyder på att denna upplösningsprocess inträffade inom 10 cm till 10 m under sedimentet under 50 till 5000 år."

Vart det lösta kolet tar vägen är ännu inte säkert känt. Dr Schrank sa att kalkstenarna de studerade bildades nära en extremt tektoniskt aktiv region utanför Nordöns östkust.

"Under de senaste 25 miljoner åren, och även idag, denna region skakas regelbundet av jordbävningar, som är kända för att röra upp sediment på havsbotten."

"Vi föreslår att det lösta kolet kan återföras till havet när havsbotten störs av jordbävningar eller jordskred under vattnet."

Forskargruppen från QUT, ANSTO, University of Queensland, University of New South Wales, och La Trobe University upptäckte mikrosömmarna med hjälp av extremt kraftfulla röntgenstrålar från ANSTO Australian Synchrotron.

"Teamet på ANSTO, AVSLUTA, och La Trobe University utvecklade banbrytande röntgenmikroskopitekniker vid Australian Synchrotron under det senaste decenniet för att undersöka den kemiska sammansättningen och strukturen hos material ner till tiotals nanometer, " sa Dr Kewish.

"Synkrotronen producerar ljus mer än en miljon gånger starkare än solen, och röntgenmikroskopi gör att vi kan se egenskaper som tidigare har förblivit osynliga."

Dr Jones säger att "att tillämpa dessa nya tekniker på delar av 55 miljoner år gamla kalkstenar från östkusten av Nordön i Nya Zeeland gjorde det möjligt för oss att se, för första gången, att lager av kalksten innehåller tusentals små mikroupplösningssömmar som är praktiskt taget osynliga för andra mikroskopiska tekniker."

Dr Schrank sa att teamet planerade att undersöka andra kalkstensavlagringar runt om i världen med högupplösta synkrotrontekniker för att bättre förstå hur mikroupplösning bidrar till kolutbytet mellan sedimentet och havet.