加拿大麦肯齐河岸上的沉积岩，这是一个主要的河流盆地，岩石风化是二氧化碳的来源。来源:罗伯特·希尔顿
牛津大学的一项研究表明，岩石风化可能是二氧化碳的主要来源，与火山排放相媲美。这种见解对未来的碳预算预测至关重要。新的研究推翻了传统的观点，即自然岩石风化作用是二氧化碳汇，可以从大气中去除二氧化碳。相反，这也可以作为一个巨大的二氧化碳来源，与火山相媲美。这些结果对模拟气候变化情景具有重要意义，但目前，气候模拟还没有捕捉到岩石风化释放的二氧化碳。未来的工作将集中在人类活动是否会增加岩石风化释放的二氧化碳，以及如何控制这一点。
理解碳循环的范式转变
牛津大学领导的一项新研究推翻了自然岩石风化作用是二氧化碳汇的观点，表明它也可以作为一个巨大的二氧化碳源，与火山相媲美。该研究结果发表在10月4日的《自然》杂志上，对气候变化情景的建模具有重要意义。
加拿大偏远的麦肯齐山脉的页岩富含岩石有机碳，是二氧化碳释放的热点。来源:罗伯特·希尔顿
岩石和碳循环
岩石中含有大量的碳，存在于数百万年前的动植物遗骸中。这意味着“地质碳循环”就像一个恒温器，帮助调节地球的温度。例如，在化学风化过程中，当某些矿物质被雨水中的弱酸侵蚀时，岩石会吸收二氧化碳。这一过程有助于抵消世界各地火山持续释放的二氧化碳，并形成地球自然碳循环的一部分，使地球表面在10亿年或更长时间里适合生命居住。
新CO的发现2释放机制
然而，这项新研究首次测量了岩石向大气释放二氧化碳的另一个自然过程，发现它与世界各地火山释放的二氧化碳一样重要。目前，这个过程并没有被包括在大多数的自然碳循环模型中。
秘鲁安第斯山脉的山体滑坡使富含有机物的岩石暴露在风化作用下，从而释放出二氧化碳。来源:罗伯特·希尔顿
当在古代海底形成的岩石(植物和动物被埋在沉积物中)被推回到地球表面时，这个过程就会发生，例如，当喜马拉雅山或安第斯山脉形成时。这使岩石中的有机碳暴露于空气和水中的氧气中，氧气会发生反应并释放出二氧化碳。这意味着风化岩石可能是二氧化碳的来源，而不是通常认为的碳汇。
方法及调查结果
到目前为止，测量岩石中风化有机碳释放的二氧化碳被证明是困难的。在这项新研究中，研究人员使用了一种示踪元素(铼)，当岩石有机碳与氧反应时，铼会释放到水中。通过采样河水来测量铼的含量，可以量化二氧化碳的释放。然而，对世界上所有的河水进行采样以获得全球估计将是一项重大挑战。
为了在地球表面进行升级，研究人员做了两件事。首先，他们计算出地表附近岩石中存在多少有机碳。其次，他们通过陡峭的山区的侵蚀，找出了这些岩石暴露得最快的地方。
法国南部的高度侵蚀使这些沉积岩暴露在风化下，随着古老的有机碳分解，释放出二氧化碳。来源:罗伯特·希尔顿
领导这项研究的牛津大学地球科学系研究员杰西·宗德万博士说:“当时的挑战是如何在考虑不确定性的情况下，将这些全球地图与河流数据结合起来。我们将所有数据输入牛津大学的一台超级计算机，模拟物理、化学和水文过程的复杂相互作用。通过拼凑这个巨大的行星拼图，我们最终可以估计出这些岩石风化并将其古老的碳呼入空气时排放的二氧化碳总量。”
然后，这可以与硅酸盐矿物的自然岩石风化所吸收的二氧化碳量进行比较。结果确定了许多大面积的风化是二氧化碳的来源，挑战了目前关于风化如何影响碳循环的观点。二氧化碳释放的热点地区集中在隆起率高、沉积岩暴露的山脉，如喜马拉雅山脉东部、落基山脉和安第斯山脉。研究发现，全球每年从岩石有机碳风化过程中释放的二氧化碳为6800万吨。
罗伯特·希尔顿教授(牛津大学地球科学系)是rocc -CO2研究项目的负责人，该项目资助了这项研究，他说:“这比当今人类燃烧化石燃料排放的二氧化碳少100倍左右，但与世界各地火山释放的二氧化碳量相似，这意味着它是地球自然碳循环的关键参与者。”
影响及未来方向
这些通量可能在地球的过去发生过变化。例如，在造山期间，产生了许多含有有机物的岩石，二氧化碳的释放可能更高，影响了过去的全球气候。
目前和未来的工作正在研究人类活动导致的侵蚀变化，以及人为气候变化导致的岩石变暖，如何增加这种自然碳泄漏。研究小组现在要问的一个问题是，这种自然的二氧化碳释放是否会在下个世纪增加。希尔顿说:“目前我们还不知道——我们的方法允许我们提供一个可靠的全球估计，但还不能评估它会如何变化。”
“虽然与当今人类排放的二氧化碳相比，岩石风化释放的二氧化碳较少，但对这些自然通量的进一步了解将有助于我们更好地预测我们的碳预算，”Zondervan博士总结道。
参考文献:“岩石有机碳氧化CO2释放抵消硅酸盐风化汇”，作者Jesse R. Zondervan, Robert G. Hilton, Mathieu Dellinger, Fiona J. Clubb, Tobias Roylands和Mateja ogrije, 2023年10月4日，Nature。DOI: 10.1038 / s41586 - 023 - 06581 - 9
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希望本篇文章《地质惊喜：古代岩石释放的二氧化碳与世界上所有火山释放的二氧化碳一样多》能对你有所帮助！
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