Исследователи обнаружили тонкую роль, которую горы играют в углеродном цикле. Команда вносит ясность в эти дебаты, показывая, что горы могут выступать как источниками, так и поглотителями углерода, в зависимости от различных факторов.
Традиционно научное сообщество задавалось вопросом, действуют ли горы в первую очередь как источники углекислого газа или они служат поглотителями углерода , удаляя CO2 из атмосферы посредством процесса, известного как выветривание минералов.
Переломный момент: горы как источники и поглотители углерода
Исследование, проведенное в сотрудничестве Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана , Государственного университета Колорадо и Немецкого исследовательского центра геонаук, представляет концепцию «переломного момента» скорости эрозии — определенной скорости, с которой горы переключают свою роль с удаления углерода на выброс углерода. .
Путем детальных расчетов команда определила оптимальную скорость примерно в 0,1 миллиметра в год. Эта ставка представляет собой хрупкий баланс. Скорость эрозии выше этого порога превращает горы в источники выбросов углерода, тогда как скорость ниже этого порога оказывает незначительное влияние на накопление углерода .
«Является ли горный хребет источником или поглотителем углекислого газа, зависит от того, насколько быстро разрушается ландшафт», — объясняет Джереми Ругенштейн, доцент кафедры геонаук ЧГУ и соавтор исследования.
Скорость эрозии: выбор между улавливанием и выбросом углерода
Взаимодействие между эрозией и подъемом – скорость, с которой новый горный материал выходит на поверхность в результате горообразования – определяет продолжительность того, как материалы остаются подверженными воздействию стихии.
При высоких темпах эрозии потенциал секвестрации углерода сводится на нет, поскольку минералы, способные удалять CO2, быстро изнашиваются, оставляя после себя те, которые выделяют углекислый газ в атмосферу.
И наоборот, при более низких темпах эрозии полезные ископаемые, необходимые для удаления CO2 , уже истощены, что сводит к минимуму их воздействие на климат.
Оптимальные скорости эрозии для удаления CO2
Неожиданным результатом исследования стало обнаружение «зоны Златовласки» — умеренной скорости эрозии, которая позволяет минералам подвергаться достаточному воздействию для прохождения химических реакций, необходимых для удаления углекислого газа .
«Только в этих промежуточных зонах Златовласки эрозия происходит достаточно быстро, чтобы появляются новые минералы, но не настолько быстро, чтобы их просто сметало, и у них есть время выветриться на месте и снизить выбросы CO2», — сказал Ругенштейн.
«То, что эта зона Златовласки возникает с такой низкой скоростью эрозии, было настоящим сюрпризом. До этой работы я мог предположить, что такой переход от поглотителя углекислого газа к источнику — если бы он вообще произошел — будет происходить со значительно более высокой скоростью эрозии», — заключил он.
Это открытие бросает вызов предыдущим предположениям о скорости эрозии, необходимой для того, чтобы горы действовали как поглотители углерода , подчеркивая сложность климатической системы Земли.
Исследование также указывает на то, что горные хребты с более низким рельефом, часто более старые и геологически менее активные, с большей вероятностью будут демонстрировать оптимальную скорость эрозии, тогда как более высокие, быстро разрушающиеся горы идентифицируются как источники углерода.
Глобальная картина от Альп до Скалистых гор
Эта закономерность наблюдалась в различных горных хребтах с разными климатическими условиями и тектонической историей, включая Южные Альпы в Новой Зеландии, Центральный горный хребет на Тайване и восточное Тибетское нагорье в Китае.
Дальнейшие исследования направлены на изучение роли различных типов горных пород в этой динамике углеродного цикла, при этом предварительные данные позволяют предположить, что гранитные горы, такие как Скалистые горы, также могут иметь аналогичную оптимальную скорость эрозии для удаления углекислого газа .
«Горы могут развиваться в рамках этого цикла, где они временно становятся поглотителями углекислого газа, а затем источниками углекислого газа», — сказал Ругенштейн.
Кроме того, в исследовании признается потенциальная роль горных бассейнов в углеродном цикле, где эродированные породы могут продолжать выветриваться и связывать углекислый газ, тем самым усложняя общий учет углерода в горных регионах.
Будущее гор и исследования углерода
По словам Аарона Буфе, ведущего автора исследования, понимание того, как горы способствуют глобальной динамике климата в геологических временных масштабах, имеет решающее значение: «Глобальное распределение скорости эрозии играет важную роль в установлении долгосрочной температуры Земли».
Это важное исследование убедительно показывает, что горы играют сложную роль в углеродном цикле Земли, выступая как поглотителями, так и источниками углерода, на которые влияет скорость эрозии.
Определив оптимальную скорость эрозии для удаления углекислого газа, исследование проливает свет на нюансы взаимодействия между геологической деятельностью и регулированием климата.
Это бросает вызов предыдущим предположениям и открывает двери для будущих исследований того, как различные составы горных пород и горные бассейны способствуют глобальной динамике углерода.
Это открытие расширяет наше понимание влияния горных регионов на климат и подчеркивает хрупкий баланс природных процессов, которые управляют долгосрочными температурными режимами Земли.
Полная версия исследования была опубликована в журнале Science.
