研究:廣泛的火山鏈為地球的長期氣候提供了「安全閥」

據媒體報導,廣泛的火山鏈一直負責排放和清除大氣中的二氧化碳,其穩定了地球表面的溫度。一個國際研究小組探索了過去4億年來地球、海洋和大氣中各種過程的綜合影響。他們的研究結果發表在《自然-地球科學》雜誌上。

研究:廣泛的火山鏈為地球的長期氣候提供了「安全閥」

研究人員包括來自利茲大學、南安普頓大學、雪梨大學、澳大利亞國立大學(ANU)和渥太華大學的科學家。

研究共同作者、利茲大學地球與環境學院的Andrew Merdith博士說:「這項工作低估了不同地球系統之間連通性和依賴性的重要性,每個系統都發生在不同的時間和空間尺度上。」

「不幸的是,不同系統之間的連接和反應不一定是瞬時的,影響可能會滯後其過程數百萬年。」

地球表面岩石的自然分解和溶解被稱為化學風化。這個過程非常重要,因為化學風化的產物–鈣和鎂等元素–通過河流被沖入海洋,在那里形成鎖住二氧化碳的礦物質。這種反饋機制在地質時期調節著大氣中的二氧化碳水平,並反過來調節全球氣候。

研究:廣泛的火山鏈為地球的長期氣候提供了「安全閥」

該報告的主要作者、南安普頓大學地球科學副教授、圖靈研究所研究員Tom Gernon博士表示:「在這方面,地球表面的風化作用是一個地質『恆溫器』。但事實證明,由於地球系統的復雜性,基本的控制措施很難確定。」

澳大利亞國立大學海洋和氣候變化教授、該研究的共同作者Eelco Rohling說:「許多地球過程是相互聯系的,而且在過程和它們的影響之間有一些重大的時間滯後。因此,了解地球系統反應中特定過程的相對影響一直是一個棘手的問題。」

為了解開這種復雜性,研究小組構建了一個新的”地球網絡”,其中包括機器學習算法和最先進的板塊構造重建。這使他們能夠確定地球系統內的主要相互作用,以及它們如何隨時間演變。研究小組發現,大陸火山弧是過去4億年來風化強度的最重要驅動力。

今天,大陸弧由火山鏈組成,例如南美洲的安第斯山脈和美國的喀斯喀特山脈。這些火山是地球上最高和侵蝕最快的一些特徵。由於火山岩是破碎的和化學反應性的,它們被迅速風化並沖入海洋。

利茲大學的Merdith博士補充說:「板塊-構造重建,描述了地球構造板塊在一段時間內的位置和運動,提供了一個基礎,我們的分析不僅可以在這個基礎上進行,而且也有意義。」

「這是因為我們可以提取和近似一些構造參數,如沿大陸弧的火山脫氣,以及通過大洋中脊的新大洋地殼的改變在海洋中儲存碳。」

南安普頓大學地球化學教授、該研究的共同作者Martin Palmer說:「這是一個平衡的行為。一方面,這些火山釋放出大量的二氧化碳,增加了大氣中的二氧化碳水平。」另一方面,這些火山也通過快速的風化反應幫助清除這些碳。”

該研究對一個長期持有的概念表示懷疑,即地球在數千萬到數億年內的氣候穩定性反映了海底和大陸內部風化作用的平衡。

研究主要作者Gernon博士補充說:「陸地和海底之間的這種『地質拉鋸戰』作為地球表面風化的主要驅動力的想法沒有得到數據的支持。」

他表示:「不幸的是,這些結果並不意味著大自然將把我們從氣候變化中拯救出來。今天,大氣中的二氧化碳水平比過去300萬年中的任何時候都要高,而人類驅動的排放約為火山二氧化碳排放量的150倍。在過去很長時間里似乎拯救了地球的大陸弧,根本不存在幫助抵消今天的二氧化碳排放所需的規模。」

來源:cnBeta