الائتمان: ناسا
اكتشف علماء من جامعة كامبريدج وجامعة NTU في سنغافورة أن الاصطدامات البطيئة للصفائح التكتونية تسحب المزيد من الكربون إلى باطن الأرض أكثر مما كان يُعتقد سابقًا.
وجدوا أن الكربون المسحوب إلى باطن الأرض في مناطق الاندساس – حيث تصطدم الصفائح التكتونية وتغوص في باطن الأرض – يميل إلى البقاء بعيدًا عن العمق ، بدلاً من الظهور في شكل انبعاثات بركانية.
“لدينا حاليًا فهم جيد نسبيًا للخزانات السطحية للكربون والتدفقات بينها ، لكننا نعرف القليل عن مخازن الكربون الداخلية للأرض ، والتي تدور الكربون على مدى ملايين السنين.” – ستيفان فارسانج
النتائج التي توصلوا إليها ، نشرت في اتصالات الطبيعة، تشير إلى أن حوالي ثلث الكربون المعاد تدويره تحت السلاسل البركانية يعود إلى السطح عن طريق إعادة التدوير ، على عكس النظريات السابقة التي تقول إن ما ينخفض في الغالب يعود إلى السطح.
أحد الحلول لمعالجة تغير المناخ هو إيجاد طرق لتقليل كمية ثاني أكسيد الكربون2 في الغلاف الجوي للأرض. من خلال دراسة كيفية سلوك الكربون في أعماق الأرض ، والذي يضم غالبية الكربون الموجود على كوكبنا ، يمكن للعلماء فهم دورة حياة الكربون بالكامل على الأرض بشكل أفضل ، وكيف يتدفق بين الغلاف الجوي والمحيطات والحياة على السطح.
إن أفضل أجزاء دورة الكربون المفهومة تقع على سطح الأرض أو بالقرب منه ، لكن مخازن الكربون العميقة تلعب دورًا رئيسيًا في الحفاظ على قابلية كوكبنا للسكن من خلال تنظيم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.2 المستويات. قال المؤلف الرئيسي ستيفان فارسانغ ، الذي أجرى البحث أثناء طالبة دكتوراه في قسم علوم الأرض بجامعة كامبريدج.
هناك عدد من الطرق ليتم إطلاق الكربون مرة أخرى في الغلاف الجوي (مثل ثاني أكسيد الكربون2) ولكن هناك مسار واحد فقط يمكن أن يعود من خلاله إلى باطن الأرض: عبر اندساس الصفيحة. هنا ، الكربون السطحي ، على سبيل المثال في شكل صدف البحر والكائنات الدقيقة التي تحبس ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 في قذائفهم ، يتم توجيهها إلى باطن الأرض. اعتقد العلماء أن الكثير من هذا الكربون عاد بعد ذلك إلى الغلاف الجوي على شكل ثاني أكسيد الكربون2 عن طريق الانبعاثات من البراكين. لكن الدراسة الجديدة تكشف أن التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الصخور التي تُبتلع في مناطق الاندساس تحبس الكربون وترسله إلى عمق أكبر في باطن الأرض – مما يمنع بعضاً منه من العودة إلى سطح الأرض.
أجرى الفريق سلسلة من التجارب في مرفق الإشعاع السنكروتروني الأوروبي ، وقال المؤلف المشارك سيمون ريدفيرن ، عميد كلية العلوم في NTU سنغافورة: “يمتلك ESRF مرافق رائدة عالميًا والخبرة التي نحتاجها للحصول على نتائجنا”. ، “يمكن للمنشأة قياس تركيزات منخفضة جدًا من هذه المعادن في ظروف الضغط العالي ودرجة الحرارة التي تهمنا.” لتكرار الضغوط العالية ودرجات الحرارة لمناطق الاندفاع ، استخدموا “سندان ماسي” ساخن ، حيث يتم تحقيق ضغوط شديدة عن طريق الضغط على سندان صغيران من الماس على العينة.
يدعم العمل الأدلة المتزايدة على أن صخور الكربونات ، التي لها نفس التركيب الكيميائي مثل الطباشير ، تصبح أقل غنى بالكالسيوم وأكثر غنى بالمغنيسيوم عند توجيهها أعمق في الوشاح. هذا التحول الكيميائي يجعل الكربونات أقل قابلية للذوبان – مما يعني أنها لا تنجذب إلى السوائل التي تزود البراكين. بدلاً من ذلك ، تغوص غالبية الكربونات في عمق الوشاح حيث قد تصبح في النهاية ماسًا.
قال فرسانغ: “لا يزال هناك الكثير من الأبحاث التي يتعين القيام بها في هذا المجال”. “في المستقبل ، نهدف إلى تحسين تقديراتنا من خلال دراسة قابلية ذوبان الكربونات في درجات حرارة أوسع ، ونطاق ضغط ، وفي العديد من تركيبات السوائل.”
النتائج مهمة أيضًا لفهم دور تكوين الكربونات في نظامنا المناخي بشكل عام. تظهر نتائجنا أن هذه المعادن مستقرة للغاية ويمكنها بالتأكيد حبس ثاني أكسيد الكربون2 من الغلاف الجوي إلى أشكال معدنية صلبة يمكن أن تؤدي إلى انبعاثات سلبية ، “قال ريدفيرن. كان الفريق يبحث في استخدام طرق مماثلة لالتقاط الكربون ، الذي يحرك ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 في التخزين في الصخور والمحيطات.
ستساعدنا هذه النتائج أيضًا على فهم طرق أفضل لحبس الكربون في الأرض الصلبة ، خارج الغلاف الجوي. إذا تمكنا من تسريع هذه العملية بشكل أسرع مما تتعامل معه الطبيعة ، فقد يكون ذلك بمثابة طريق للمساعدة في حل أزمة المناخ ، “قال ريدفيرن.
المرجع: “دورة الكربون العميقة مقيدة بقابلية ذوبان الكربونات” بقلم ستيفان فارسانغ وماريون لوفيل وتشوشواي تشاو ومحمد مزوار وأنجيليكا دي روزا وريمو إن ويدمر وشياولي فنغ وجين ليو وسيمون إيه تي ريدفيرن ، 14 يوليو 2021 ، اتصالات الطبيعة.
DOI: 10.1038 / s41467-021-24533-7
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”