يتم تغيير الأقواس البركانية القارية مثل تلك الموجودة في كامتشاتكا في روسيا بسرعة ، مما يؤدي إلى إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي على مدار الوقت الجيولوجي. الائتمان: توم جيرنون ، جامعة ساوثهامبتون
وجد العلماء في جامعة ساوثهامبتون أن سلاسل ضخمة من البراكين كانت مسؤولة عن كل من انبعاث ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي ثم إزالته (CO).2) عبر الزمن الجيولوجي. أدى هذا إلى استقرار درجات الحرارة على سطح الأرض.
الباحثون الذين يعملون مع زملائهم من جامعة سيدني ، الجامعة الوطنية الاسترالية (ANU) وجامعة أوتاوا وجامعة ليدز ، استكشفت التأثير المشترك للعمليات على الأرض الصلبة والمحيطات والغلاف الجوي على مدى 400 مليون سنة الماضية. تم نشر النتائج التي توصلوا إليها في المجلة علوم جيولوجيا الطبيعة.
التحلل الطبيعي وانحلال الصخور على سطح الأرض يسمى التجوية الكيميائية. هذا مهم للغاية لأن منتجات التجوية (أشياء مثل الكالسيوم والمغنيسيوم) تتدفق عبر الأنهار إلى المحيطات ، حيث تشكل المعادن التي تحبس ثاني أكسيد الكربون.2. تنظم آلية التغذية الراجعة هذه ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 المستويات ، وبالتالي المناخ العالمي ، على مر الزمن الجيولوجي.
يقول المؤلف الرئيسي الدكتور توم جيرنون ، الأستاذ المشارك لعلوم الأرض في جامعة ساوثهامبتون وعضو معهد تورينج: “في هذا الصدد ، تعمل عملية التجوية على سطح الأرض كمنظم حرارة جيولوجي”. “ولكن ثبت أنه من الصعب تحديد الضوابط الأساسية بسبب تعقيد نظام الأرض.”
بركان القوس القاري الحالي في شبه جزيرة كامتشاتكا ، الشرق الأقصى الروسي. الائتمان: توم جيرنون ، جامعة ساوثهامبتون
قال إلكو روهلينج Eelco Rohling ، أستاذ المحيطات وتغير المناخ في ANU والمؤلف المشارك للدراسة: “العديد من العمليات الأرضية مترابطة وهناك فترات زمنية كبيرة بين العمليات وتأثيراتها”. “إن فهم التأثير النسبي لعمليات محددة في استجابة نظام الأرض كان بالتالي مشكلة مستعصية. “
لكشف التعقيد ، أنشأ الفريق “شبكة الأرض” الجديدة ، التي تضم خوارزميات التعلم الآلي وإعادة بناء الصفائح التكتونية. سمح لهم ذلك بتحديد التفاعلات السائدة داخل نظام الأرض وتطورها بمرور الوقت.
سيطرت الأقواس البركانية على التجوية الكيميائية العالمية على مدار الـ 400 مليون سنة الماضية (الصورة: نهر يستنزف بركان Bakening ، شبه جزيرة كامتشاتكا ، روسيا). الائتمان: توم جيرنون ، جامعة ساوثهامبتون
وجد الفريق أن الأقواس البركانية القارية كانت العامل الأكثر أهمية في شدة التجوية على مدار 400 مليون سنة الماضية. اليوم ، تشمل الأقواس القارية سلاسل من البراكين في ، على سبيل المثال ، جبال الأنديز في أمريكا الجنوبية وشلالات في الولايات المتحدة. هذه البراكين هي من بين أعلى وأسرع الخصائص تآكلًا على الأرض. نظرًا لأن الصخور البركانية مجزأة ومتفاعلة كيميائيًا ، فإنها تتجدد بسرعة وتُطلق في المحيطات.
قال مارتن بالمر ، أستاذ الكيمياء الجيولوجية بجامعة ساوثهامبتون والمؤلف المشارك للدراسة: “إنه عمل متوازن. من ناحية ، تضخ هذه البراكين كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون2 مما أدى إلى زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 المستويات. من ناحية أخرى ، ساعدت هذه البراكين نفسها في إزالة هذا الكربون عن طريق تفاعلات التجوية السريعة. “
تلقي الدراسة بظلال من الشك على المفهوم الراسخ بأن استقرار مناخ الأرض على مدى عشرات إلى مئات الملايين من السنين يعكس توازنًا بين التجوية في قاع البحر والداخل القاري. يقول الدكتور جيرنون: “فكرة المواجهة الجيولوجية بين الكتل الأرضية وقاع البحر باعتبارها المحرك المهيمن لتغيير سطح الأرض لا تدعمها البيانات”.
يقول الدكتور جيرنون: “لسوء الحظ ، لا تعني النتائج أن الطبيعة ستنقذنا من تغير المناخ”. “اليوم ، ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 مستويات أعلى من أي وقت مضى في الثلاثة ملايين سنة الماضية ، والانبعاثات البشرية المنشأ تزيد بحوالي 150 مرة عن ثاني أكسيد الكربون البركاني2 الانبعاثات. الأقواس القارية التي يبدو أنها أنقذت الكوكب في الماضي البعيد ليست موجودة ببساطة على النطاق المطلوب للمساعدة في مواجهة ثاني أكسيد الكربون الحالي2 الانبعاثات. “
لكن النتائج التي توصل إليها الفريق لا تزال توفر نظرة ثاقبة حاسمة حول كيفية تعامل الشركة مع أزمة المناخ الحالية. يمكن أن تلعب التجوية الصخرية المحسنة صناعيًا – حيث يتم سحق الصخور وتناثرها عبر الأرض لتسريع معدلات التفاعل الكيميائي – دورًا رئيسيًا في إزالة ثاني أكسيد الكربون بأمان2 من الغلاف الجوي. تشير نتائج الفريق إلى أنه يمكن نشر مثل هذه المخططات على النحو الأمثل باستخدام المواد البركانية القلوية الكلسية (تلك التي تحتوي على الكالسيوم والبوتاسيوم والصوديوم) ، مثل تلك الموجودة في بيئات القوس القاري.
“هذا ليس بأي حال من الأحوال حلاً سريعًا لأزمة المناخ – فنحن بحاجة ماسة إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون2 الانبعاثات وفقًا لمسارات التخفيف التي حددتها الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ ، الفترة. يمكن أن يساعد تقييمنا لتعليقات التجوية على مدى فترات طويلة من الزمن في تصميم وتقييم أنماط التجوية المحسنة على نطاق واسع ، والتي تعد واحدة فقط من الخطوات اللازمة لمعالجة تغير المناخ العالمي “، يختتم الدكتور جيرنون.
المرجع: “التجوية الكيميائية العالمية التي هيمنت عليها الأقواس القارية منذ منتصف حقبة الحياة القديمة” بقلم توماس إم جيرنون ، ثيا ك. هينكس ، أندرو س.ميرديث ، إلكو جيه روهلينج ، مارتن آر بالمر ، جافين إل فوستر ، كليمنت ب باتاي و R.Detmar Müller ، 23 أغسطس 2021 ، Nature Geoscience.
DOI: 10.1038 / s41561-021-00806-0
