Выветривание Южных Анд играет решающую роль в балансировке выбросов CO₂

Новости сегодня - Выветривание Южных Анд играет решающую роль в балансировке выбросов CO₂

Возвышающиеся вершины Южных Анд не только формируют горизонт Южной Америки — они также незаметно влияют на атмосферу Земли.

Новое исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters , показало, что естественное разрушение горных пород в этом горном хребте ежегодно удаляет из атмосферы около 1% углекислого газа (CO₂). Анализируя реки и горячие источники, питающие этот регион, исследователи обнаружили, что химические реакции между водой и горными породами поглощают больше CO₂, что указывает на гораздо более значительную глобальную роль гор в регулировании климата планеты.

Химическое выветривание , процесс, лежащий в основе данного исследования, происходит при взаимодействии дождевой или талой воды с горными породами. Просачиваясь через почву или через обнажённые камни, вода, используя CO₂ из воздуха, образует слабую кислоту, которая медленно растворяет минералы.

В этой реакции потребляется CO₂ и выделяются растворённые формы углерода (в основном, ионы бикарбоната ), которые реки переносят в океаны. Там углерод в конечном итоге может накапливаться в отложениях, таких как известняк, эффективно удаляя его из атмосферы на миллионы лет.

Это один из естественных долгосрочных поглотителей углерода на Земле, работающий тихо, но устойчиво на фоне климатической системы планеты.

Исследователь Аманда Пенья-Эчеверриа из Чилийского университета и ее коллеги изучили, как этот процесс разворачивается в одном из самых динамичных горных регионов на Земле.

Анды тянутся вдоль западной границы Южной Америки, отличаются тектонической активностью и богаты вулканами, постоянно выбрасывающими в атмосферу свежие породы. Команда собрала образцы из рек и геотермальных источников по всей территории Южных Анд и измерила их химический и изотопный состав.

Анализируя смесь растворенных элементов, они смогли определить, какие минералы разрушаются, где происходят реакции и сколько атмосферного CO₂ потребляется в этом процессе.

Исследователи подсчитали, что общий объём углерода, выносимого этими реками, эквивалентен примерно 0,0013 петаграмма углерода в год. Это составляет до 1% углерода, высвобождаемого в мире в результате выветривания силиката на континентах, и 0,1% от общей площади поверхности силикатных пород на планете.

Высокая эффективность этого процесса поглощения углерода усиливается гидротермальными системами региона. Горячая вода, циркулирующая через вулканические породы, может увеличить содержание силикатов в водосборных реках до 81%, что свидетельствует о том, что скорость выветривания силикатов составляет от 30 до 400 тонн на квадратный километр в год в исследованных водосборных бассейнах.

Хотя снижение концентрации CO₂ в атмосфере на 1% в Южных Андах может показаться незначительным, для одного горного хребта это представляет собой значительный поток углерода. Если аналогичные темпы наблюдаются в других активных горных поясах и вулканических дугах, таких как Гималаи и Тихоокеанское огненное кольцо, общее глобальное воздействие выветривания на концентрацию CO₂ в атмосфере может быть гораздо сильнее, чем предполагали учёные ранее.

Горы давно известны как двигатели эрозии, но это исследование подчёркивает их роль и как катализаторов химических изменений. По мере повышения Анд дожди и таяние ледников непрерывно смывают их поверхность, обнажая новые породы, которые вступают в реакцию с водой и воздухом.

Гидротермальные системы, такие как многочисленные горячие источники региона , ещё больше ускоряют эти реакции, способствуя выведению CO₂. В совокупности эти факторы делают Южные Анды исключительно эффективным естественным очистителем углерода.

Однако учёные отмечают, что их расчёты содержат некоторую неопределённость. Реки, из которых были взяты пробы, представляют лишь часть горной системы, а условия в разных водосборах сильно различаются.

Интенсивность поглощения углерода зависит от типов присутствующих пород, количества осадков и скорости эрозии, причем все эти факторы могут различаться даже в пределах одной долины.

Существует также вопрос перманентности: хотя выветривание удаляет CO₂ из атмосферы, часть этого углерода может впоследствии вернуться в виде вулканических выбросов или других геологических процессов. Тем не менее, масштабы наблюдаемого в Андах сокращения выбросов достаточно велики, чтобы привлечь внимание.

Исследование также подчёркивает, насколько динамичным может быть углеродный цикл в геологических масштабах времени. Химическое выветривание действует как планетарный термостат: когда уровень CO₂ в атмосфере растёт, глобальная температура повышается, ускоряя выветривание и увеличивая поглощение CO₂ до тех пор, пока баланс не восстановится.

И наоборот, если уровень CO₂ падает слишком сильно, более прохладные условия замедляют реакции, позволяя CO₂ снова накапливаться. Эта естественная обратная связь способствовала поддержанию обитаемости Земли на протяжении сотен миллионов лет, несмотря на то, что вулканические извержения и смещения континентов кардинально изменили поверхность планеты.

Заглядывая в будущее, полученные результаты поднимают новые вопросы о том, как изменение климата может повлиять на эти процессы. Повышение температуры может изменить характер распределения осадков, таяние ледников и речной сток, что в свою очередь влияет на скорость выветривания. В некоторых районах увеличение стока может усилить удаление CO₂; в других более засушливые условия могут замедлить этот процесс. Деятельность человека также может изменить химию и гидрологию горных ландшафтов, потенциально влияя на эффективность поглощения ими углерода.

Хотя леса и океаны часто считаются основными естественными поглотителями углерода на планете, это исследование показывает, что твердая Земля также играет заметную роль в регулировании атмосферы.

Выветривание в Южных Андах активно удаляет углекислый газ посредством хорошо изученных химических реакций, внося ощутимый вклад в глобальный углеродный цикл. Каждое выпадение осадков и речная система в регионе вносят свой вклад в долгосрочное сокращение CO₂, демонстрируя, что горные районы могут играть важную роль в поддержании атмосферного баланса.

По мере того, как исследования распространяются на другие горные хребты и вулканические дуги, учёные начинают уточнять глобальные оценки выветривания и переоценивать объёмы углерода, удерживаемого этими геологическими процессами. Анды могут казаться незыблемыми, но данные показывают, что их постоянное выветривание оказывает устойчивое влияние на химию атмосферы.

Горные пояса мира — это не просто пассивный фон, а активные компоненты системы регуляции углерода на Земле и ключ к пониманию того, как планета стабилизирует свой климат с течением времени.

Новости партнеров: