الانفجارات البركانية القارية في كامتشاتكا ، روسيا تسرع من إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي خلال فترة جيولوجية. الائتمان: توم جيرنان ، جامعة ساوثهامبتون
علماء جامعة ساوثهامبتون سلاسل واسعة النطاق من البراكين ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (CO)2في الفترة الجغرافية. يعمل على استقرار درجة الحرارة على سطح الأرض.
يعمل الباحثون مع زملائهم في جامعة سيدني ، الجامعة الوطنية الاسترالية (ANU) وجامعة أوتاوا وجامعة ليدز ، استكشفوا التأثير المشترك للعمليات على الأرض الصلبة والمحيطات والغلاف الجوي على مدى 400 مليون سنة الماضية. تم نشر النتائج التي توصلوا إليها في المجلة علوم الأرض الطبيعية.
التجوية الكيميائية هي ذوبان الصخور التي تتكسر بشكل طبيعي على سطح الأرض. هذا مهم لأن منتجات الأرصاد الجوية (عناصر مثل الكالسيوم والمغنيسيوم) تنتقل عبر الأنهار إلى المحيطات ، حيث تشكل المعادن التي تحبس ثاني أكسيد الكربون.2. تنظم آلية التغذية الراجعة هذه ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 المواقف ، والمناخ العالمي على مدى فترة جغرافية.
يقول المؤلف الرئيسي د. “ولكن من الصعب تحديد القيود الأساسية بسبب تعقيد نظام الأرض.”
شبه جزيرة كامتشاتكا ، البركان القوسي القاري الحالي في الشرق الأقصى الروسي. الائتمان: توم جيرنان ، جامعة ساوثهامبتون
يوضح إلك رولينج ، أستاذ علم المحيطات والمؤلف المشارك للدراسة في ANU: “العديد من عمليات الأرض مترابطة ، وهناك بعض التأخيرات الزمنية الكبيرة بين العمليات وتأثيراتها”. “إن فهم التأثير المقارن لعمليات محددة داخل استجابة نظام الأرض يمثل مشكلة لا يمكن التغلب عليها.”
لحل المشكلة ، طور الفريق رواية جديدة ، “شبكة الأرض” ، والتي تضمنت خوارزميات التعلم الآلي وإعادة البناء التكتوني للصفائح. لقد ساعد في تحديد العلاقات المهيمنة في نظام الأرض وكيف تطورت بمرور الوقت.
سيطرت الانفجارات البركانية على المناخ الكيميائي العالمي على مدار 400 مليون سنة الماضية (الصورة: Baking Volcanic Exit River ، شبه جزيرة كامتشاتكا ، روسيا). الائتمان: توم جيرنان ، جامعة ساوثهامبتون
حدد الفريق المنحنيات البركانية باعتبارها المحرك الأكثر أهمية لكثافة الطقس على مدى 400 مليون سنة الماضية. اليوم ، تشتمل الأقواس القارية على سلاسل من البراكين ، على سبيل المثال ، جبال الأنديز في أمريكا الجنوبية والهضبة في الولايات المتحدة. هذه البراكين هي بعض من أعلى وأسرع خصائص اندلاع على الأرض. نظرًا لأن الصخور البركانية هشة ومتفاعلة كيميائيًا ، فإنها تتعرض سريعًا للعوامل الجوية وتختلط بالبحر.
قال مارتن بالمر ، أستاذ الكيمياء الجيولوجية في جامعة ساوثهامبتون والمؤلف المشارك للدراسة: “هذا عمل موازنة. فمن ناحية ، تصدر هذه البراكين كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون.2 زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 المستويات. من ناحية أخرى ، ساعدت نفس البراكين في إزالة هذا الكربون من خلال ردود الفعل الجوية السريعة.
تلقي هذه الدراسة بظلال من الشك على الفكرة الراسخة بأن استقرار مناخ الأرض على مدى عشرات المليارات من السنين يعكس التوازن بين قاع المحيط والداخل القاري. يقول الدكتور جيرنان: “فكرة السحب الجغرافي مثل المحرك المهيمن لطقس سطح الأرض بين الأرض والبحر لا تدعمها البيانات”.
يؤكد الدكتور جيرنان: “لسوء الحظ ، لا تعني النتائج أن الطبيعة ستنقذنا من تغير المناخ”. “اليوم ، ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 وهي أكبر كمية سُجلت على الإطلاق في آخر 3 ملايين سنة ، وهي أكبر 150 مرة من الثوران البركاني المنبعث من البشر.2 الانبعاثات. المنحنيات القارية التي يبدو أنها أنقذت الكوكب في الماضي العميق ليست كبيرة بما يكفي للتعامل مع ثاني أكسيد الكربون اليوم2 الانبعاثات. “
لكن النتائج التي توصل إليها الفريق توفر رؤى مهمة حول كيفية إدارة المجتمع لأزمة المناخ الحالية. الطقس الصخري المحسّن بشكل مصطنع – يتم حفر الصخور وانتشارها على الأرض لتسريع معدلات التفاعل الكيميائي – قد تلعب دورًا رئيسيًا في الإزالة الآمنة لثاني أكسيد الكربون2 من الجو. تشير نتائج الفريق إلى أن مثل هذه المشاريع يمكن الاستفادة منها على النحو الأمثل من خلال استخدام المواد البركانية الجيرية (التي تحتوي على الكالسيوم والبوتاسيوم والصوديوم) ، مثل تلك الموجودة في بيئات القوس الجيري.
“هذا ليس بأي حال من الأحوال حل سحري لأزمة المناخ – نحن بحاجة ماسة لخفض ثاني أكسيد الكربون2 الانبعاثات وفقًا لطرق تخفيف IPCC ، توقف كامل. يمكن أن يساعد تقييمنا للتنبؤات الجوية على المدى الطويل في تصميم وتقييم برامج الطقس المتقدمة واسعة النطاق التي تعد خطوة ضرورية في معالجة تغير المناخ العالمي ، “يختتم الدكتور جيرنان.
ملاحظة: Thomas M. جيرنان ، ثيا ك. هينكس ، أندرو س. ميرث ، إلكو ج. رولينج ، مارتن ر. بالمر ، جافين ل. فوستر ، كليمان ب. باتاي ور. ديتمار موللر ، 23 أغسطس 2021 ، علوم الأرض الطبيعية.
DOI: 10.1038 / s41561-021-00806-0