Các vòng cung núi lửa lục địa như vòng cung này ở Kamchatka, Nga, đang bị phong hóa nhanh chóng, loại bỏ carbon dioxide khỏi khí quyển theo thời gian địa chất. Nhà cung cấp hình ảnh: Tom Gernon, Đại học Southampton
Các nhà khoa học tại Đại học Southampton phát hiện ra rằng các chuỗi núi lửa lớn chịu trách nhiệm phát thải và loại bỏ carbon dioxide (CO) khỏi bầu khí quyển.2) theo thời gian địa chất. Nhiệt độ ổn định trên bề mặt Trái đất.
Các nhà nghiên cứu làm việc với các đồng nghiệp tại Đại học Sydney, Đại học quốc gia Úc (ANU), Đại học Ottawa và Đại học Leeds, đã khám phá tác động tổng hợp của các quá trình trong đất liền, đại dương và khí quyển trong 400 triệu năm qua. Phát hiện của họ đã được công bố trên tạp chí khoa học trái đất tự nhiên.
Quá trình nứt nẻ và hòa tan tự nhiên của đá trên bề mặt Trái đất được gọi là phong hóa hóa học. Nó rất quan trọng vì các sản phẩm của quá trình phong hóa (các nguyên tố như canxi và magiê) chảy qua các con sông đến các đại dương, nơi chúng tạo thành các khoáng chất giữ lại carbon dioxide.2. Cơ chế phản hồi này điều chỉnh carbon dioxide trong khí quyển2 mức độ, và do đó khí hậu toàn cầu, theo thời gian địa chất.
Tác giả chính, Tiến sĩ Tom Gernon, Phó Giáo sư Khoa học Trái đất tại Đại học Southampton và một thành viên của Viện Turing cho biết: “Về mặt này, quá trình phong hóa trên bề mặt Trái đất hoạt động như một bộ điều nhiệt địa nhiệt. “Nhưng nó đã được chứng minh là khó xác định các điều khiển cơ bản do sự phức tạp của hệ thống Trái đất.”
Núi lửa vòng cung lục địa hiện tại trên bán đảo Kamchatka, vùng Viễn Đông của Nga. Nhà cung cấp hình ảnh: Tom Gernon, Đại học Southampton
Eelco Rohling, giáo sư về đại dương và biến đổi khí hậu tại ANU và đồng tác giả của nghiên cứu, giải thích: “Nhiều quá trình trên Trái đất được kết nối với nhau và có một số thời gian trễ chính giữa các quá trình và tác động của chúng. “Vì vậy, hiểu được tác động tương đối của các quá trình nhất định trong phản ứng hệ thống của Trái đất là một vấn đề nan giải.”
Để khám phá sự phức tạp, nhóm đã tạo ra “Mạng Trái đất” mới, kết hợp các thuật toán máy học và tái tạo kiến tạo mảng. Điều này cho phép họ xác định các tương tác phổ biến trong hệ thống Trái đất và chúng đã phát triển như thế nào qua thời gian.
Các vòng cung núi lửa đã thống trị quá trình phong hóa hóa học toàn cầu trong 400 triệu năm qua (hình: một con sông chảy ra Núi lửa Bắc Kinh, Bán đảo Kamchatka, Nga). Nhà cung cấp hình ảnh: Tom Gernon, Đại học Southampton
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các vòng cung núi lửa lục địa là động lực quan trọng nhất của cường độ phong hóa trong hơn 400 triệu năm qua. Ngày nay, các vòng cung lục địa bao gồm các chuỗi núi lửa, chẳng hạn như dãy núi Andes ở Nam Mỹ và thác nước ở Hoa Kỳ. Những ngọn núi lửa này là một số địa điểm xói mòn cao nhất và nhanh nhất trên Trái đất. Bởi vì đá mácma bị phân mảnh và tương tác hóa học, chúng nhanh chóng bị ảnh hưởng và chảy ra đại dương.
Martin Palmer, giáo sư địa hóa học tại Đại học Southampton và là đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Đó là một hành động cân bằng. Một mặt, những ngọn núi lửa này bơm ra một lượng lớn khí cacbonic”.2 Dẫn đến sự gia tăng carbon dioxide trong khí quyển2 các cấp độ. Mặt khác, chính những ngọn núi lửa này đã giúp loại bỏ lượng carbon này bằng các phản ứng phong hóa nhanh chóng. “
Nghiên cứu đặt ra nghi ngờ về quan điểm đã có cơ sở rằng sự ổn định của khí hậu Trái đất trong hàng chục đến hàng trăm triệu năm phản ánh sự cân bằng giữa phong hóa đáy biển và sự bao trùm của lục địa. Tiến sĩ Gernon cho biết: “Ý tưởng về sự căng thẳng địa chất giữa các khối đất liền và đáy biển là động lực chi phối của phong hóa bề mặt không được dữ liệu ủng hộ.
Tiến sĩ Gernon nhấn mạnh: “Thật không may, kết quả không có nghĩa là thiên nhiên sẽ cứu chúng ta khỏi biến đổi khí hậu. “Ngày nay, carbon dioxide trong khí quyển2 Mức độ cao hơn bất kỳ thời điểm nào trong ba triệu năm qua, và lượng khí thải do con người dẫn đầu lớn hơn khoảng 150 lần so với khí cacbonic từ núi lửa.2 khí thải. Các vòng cung lục địa dường như đã cứu hành tinh trong quá khứ đơn giản là không tồn tại ở quy mô cần thiết để giải quyết CO2 ngày nay.2 khí thải. “
Nhưng phát hiện của nhóm vẫn cung cấp những hiểu biết quan trọng về cách xã hội đang quản lý cuộc khủng hoảng khí hậu hiện nay. Quá trình phong hóa đá được cải thiện trong công nghiệp – nơi đá được nghiền nát và trải rộng trên đất để tăng tốc độ phản ứng hóa học – có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc loại bỏ carbon dioxide một cách an toàn.2 Từ trên không. Kết quả của nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng các kế hoạch như vậy có thể được triển khai tối ưu bằng cách sử dụng các vật liệu lửa kiềm (những vật liệu có chứa canxi, kali và natri), chẳng hạn như những vật liệu được tìm thấy trong môi trường vòng cung lục địa.
“Đây hoàn toàn không phải là thuốc chữa bách bệnh cho cuộc khủng hoảng khí hậu – chúng ta rất cần cắt giảm CO22 Phát thải phù hợp với các lộ trình giảm thiểu IPCC, dừng hoàn toàn. Đánh giá của chúng tôi về các phản hồi về thời tiết trong thời gian dài có thể hỗ trợ việc thiết kế và đánh giá các kế hoạch thời tiết cải tiến trên quy mô lớn, đây chỉ là một trong những bước cần thiết để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu ”, Tiến sĩ Gernon kết luận.
Tham khảo: “Phong hóa toàn cầu bị chi phối bởi các cung lục địa kể từ giữa Palaeozoic” của Thomas M. Gernon, Thea K. Hinks, Andrew S. Meredith, Elko J. Rohling, Martin R. Palmer, Gavin L. Foster, Clement B. Patay và R. Dietmar Muller, ngày 23 tháng 8 năm 2021, Khoa học địa chất tự nhiên.
DOI: 10.1038 / s41561-021-00806-0