اكتشف العلماء في جامعة كامبريدج وجامعة NTU في سنغافورة أن تصادمات الحركة البطيئة للصفائح التكتونية تسحب المزيد من الكربون إلى باطن الأرض أكثر مما كان يُعتقد سابقًا.
تتصادم الصفائح التكتونية وتغوص في باطن الأرض – تميل إلى البقاء محبوسًا بشكل أعمق ، بدلاً من الظهور مرة أخرى في شكل ثورات بركانية.
“لدينا حاليًا فهم جيد للخزانات السطحية للكربون والتدفقات فيما بينها ، ولكن لا يُعرف سوى القليل جدًا عن مخازن الكربون الداخلية للأرض ، والتي كانت تدور حول الكربون لملايين السنين.” – ستيفن فورسانغ
تم نشر النتائج التي توصلوا إليها في ، اتصالات الطبيعة، يتم إرجاع ثلث الكربون المعاد تدويره تحت السلاسل البركانية إلى السطح عن طريق إعادة التدوير ، وعلى عكس النظريات السابقة ، يرتفع معظم القاع مرة أخرى.
أحد الحلول لمعالجة تغير المناخ هو إيجاد طرق لخفض مستويات ثاني أكسيد الكربون2 في الغلاف الجوي للأرض. من خلال دراسة كيفية عمل الكربون على الأرض العميقة ، والتي تحتوي على غالبية الكربون الموجود على كوكبنا ، يمكن للعلماء فهم دورة الحياة الكاملة للكربون على الأرض وكيف يتدفق بين الغلاف الجوي والمحيطات والحياة على السطح.
توجد أجزاء مفهومة جيدًا من دورة الكربون على سطح الأرض أو بالقرب منه ، لكن مخازن الكربون العميقة تلعب دورًا مهمًا في الحفاظ على موطن كوكبنا من خلال تنظيم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.2 المستويات. قال ستيفن فارسانج ، طالب دكتوراة في جامعة كاليفورنيا: “لدينا حاليًا فهم جيد للخزانات السطحية للكربون والتدفقات فيما بينها ، ولكن لا يُعرف سوى القليل جدًا عن مخازن الكربون الداخلية للأرض ، والتي كانت تدور حول الكربون لملايين السنين”. مجال علوم الأرض في كامبريدج.
هناك العديد من الطرق لإعادة إطلاق الكربون إلى الغلاف الجوي (مثل ثاني أكسيد الكربون)2) ولكن هناك مسار واحد فقط يمكن أن يعود إلى باطن الأرض: من خلال تقسيم الصفائح. هنا ، الكربون السطحي ، على سبيل المثال ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، محاصر في شكل أختام وكائنات دقيقة.2 داخل قذائفهم ، يتم ربطهم باطن الأرض. اعتقد العلماء أن معظم هذا الكربون سيعود إلى الغلاف الجوي من أجل ثاني أكسيد الكربون2 عن طريق الانبعاثات من البراكين. لكن بحثًا جديدًا يُظهر أن التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الصخور يمكن امتصاصها في المناطق الفرعية ، مما يؤدي إلى حبس الكربون وإرساله إلى عمق أكبر في باطن الأرض – والتي يتوقف بعضها عن الوصول إلى سطح الأرض.
أجرى الفريق سلسلة من التجارب في مرفق الإشعاع المتزامن الأوروبي ، كما قال سيمون ريدفيرن ، العميد ، العميد المشارك ، كلية العلوم ، جامعة نورث كارولاينا ، سنغافورة. ، “يمكننا قياس تركيزات منخفضة للغاية من هذه المعادن في ظروف الضغط العالي ودرجة الحرارة.” لعكس الضغوط العالية ودرجات الحرارة للمناطق الفرعية ، استخدموا “سندان ماسي” ساخن يتم فيه تحقيق ضغوط شديدة عن طريق الضغط على سندان صغيران من الألماس مقابل العينة.
يدعم هذا العمل الدليل على أن صخور الكربونات ، التي تحتوي على مستحضرات تجميل كيميائية مثل الجير ، تصبح غنية بالكالسيوم والمغنيسيوم. هذا التغيير الكيميائي يجعل الكربونات أقل قابلية للذوبان – مما يعني أنها لا تنجذب إلى السوائل البركانية. بدلاً من ذلك ، تغرق معظم الكربونات في عمق الوشاح وتتحول في النهاية إلى ألماس.
قال فرسانغ: “لا يزال هناك الكثير من البحث الذي يتعين القيام به في هذا المجال”. “في المستقبل ، نهدف إلى تحسين تقديراتنا من خلال دراسة قابلية ذوبان الكربونات على نطاق واسع من درجات الحرارة ونطاقات الضغط والعديد من المركبات السائلة.”
هذه النتائج مهمة أيضًا لفهم دور تكوين الكربونات في نظامنا المناخي. تظهر نتائجنا أن هذه المعادن مستقرة للغاية ويمكنها بالتأكيد حبس ثاني أكسيد الكربون2 وقال ريدفيرن “يمكن أن ينبعث منها انبعاثات سلبية من الغلاف الجوي في شكل معادن صلبة”. يبحث الفريق في استخدام طرق مشابهة لالتقاط الكربون ، والتي تنقل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 مخزنة في الصخور والمحيطات.
ستساعدنا هذه النتائج أيضًا على فهم أفضل الطرق لقفل الكربون على الأرض الصلبة خارج الغلاف الجوي. إذا تمكنت الطبيعة من تسريع هذه العملية بشكل أسرع مما يمكنها التعامل معها ، فستثبت أنها طريقة لحل أزمة المناخ ، “قال ريدفيرن.
ملاحظة: ستيفن فورسانغ ، ماريون لويل ، سوس شواي تشاو ، محمد ميسوار ، أنجليكا د. روزا ، ريمو ن. ويتمر ، شياولي فينج ، جين ليو ، وسيمون آدي ريدفيرن ، 14 يوليو 2021 ، اتصالات الطبيعة.
DOI: 10.1038 / s41467-021-24533-7
