研究:广泛的火山链为地球的长期气候提供了“安全阀”

2021年09月03日 11:12 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,广泛的火山链一直负责排放和清除大气中的二氧化碳,其稳定了地球表面的温度。一个国际研究小组探索了过去4亿年来地球、海洋和大气中各种过程的综合影响。他们的研究结果发表在《自然-地球科学》杂志上。

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研究人员包括来自利兹大学、南安普顿大学、悉尼大学、澳大利亚国立大学(ANU)和渥太华大学的科学家。

研究共同作者、利兹大学地球与环境学院的Andrew Merdith博士说:“这项工作低估了不同地球系统之间连通性和依赖性的重要性,每个系统都发生在不同的时间和空间尺度上。”

“不幸的是,不同系统之间的连接和反应不一定是瞬时的,影响可能会滞后其过程数百万年。”

地球表面岩石的自然分解和溶解被称为化学风化。这个过程非常重要,因为化学风化的产物--钙和镁等元素--通过河流被冲入海洋,在那里形成锁住二氧化碳的矿物质。这种反馈机制在地质时期调节着大气中的二氧化碳水平,并反过来调节全球气候。

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该报告的主要作者、南安普顿大学地球科学副教授、图灵研究所研究员Tom Gernon博士表示:“在这方面,地球表面的风化作用是一个地质‘恒温器’。但事实证明,由于地球系统的复杂性,基本的控制措施很难确定。”

澳大利亚国立大学海洋和气候变化教授、该研究的共同作者Eelco Rohling说:“许多地球过程是相互联系的,而且在过程和它们的影响之间有一些重大的时间滞后。因此,了解地球系统反应中特定过程的相对影响一直是一个棘手的问题。”

为了解开这种复杂性,研究小组构建了一个新的"地球网络",其中包括机器学习算法和最先进的板块构造重建。这使他们能够确定地球系统内的主要相互作用,以及它们如何随时间演变。研究小组发现,大陆火山弧是过去4亿年来风化强度的最重要驱动力。

今天,大陆弧由火山链组成,例如南美洲的安第斯山脉和美国的喀斯喀特山脉。这些火山是地球上最高和侵蚀最快的一些特征。由于火山岩是破碎的和化学反应性的,它们被迅速风化并冲入海洋。

利兹大学的Merdith博士补充说:“板块-构造重建,描述了地球构造板块在一段时间内的位置和运动,提供了一个基础,我们的分析不仅可以在这个基础上进行,而且也有意义。”

“这是因为我们可以提取和近似一些构造参数,如沿大陆弧的火山脱气,以及通过大洋中脊的新大洋地壳的改变在海洋中储存碳。”

南安普顿大学地球化学教授、该研究的共同作者Martin Palmer说:“这是一个平衡的行为。一方面,这些火山释放出大量的二氧化碳,增加了大气中的二氧化碳水平。”另一方面,这些火山也通过快速的风化反应帮助清除这些碳。"

该研究对一个长期持有的概念表示怀疑,即地球在数千万到数亿年内的气候稳定性反映了海底和大陆内部风化作用的平衡。

研究主要作者Gernon博士补充说:“陆地和海底之间的这种‘地质拉锯战’作为地球表面风化的主要驱动力的想法没有得到数据的支持。”

他表示:“不幸的是,这些结果并不意味着大自然将把我们从气候变化中拯救出来。今天,大气中的二氧化碳水平比过去300万年中的任何时候都要高,而人类驱动的排放约为火山二氧化碳排放量的150倍。在过去很长时间里似乎拯救了地球的大陆弧,根本不存在帮助抵消今天的二氧化碳排放所需的规模。”

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