Gunung berapi bertindak sebagai katup pengaman untuk iklim jangka panjang Bumi – suhu permukaan yang stabil

Para ilmuwan di University of Southampton menemukan bahwa rantai besar gunung berapi bertanggung jawab untuk memancarkan dan menghilangkan karbon dioksida (CO) dari atmosfer.₂) dari waktu ke waktu geologis. Suhu stabil di permukaan bumi.

Para peneliti yang bekerja dengan rekan-rekan di University of Sydney, Universitas Nasional Australia (ANU), Universitas Ottawa dan Universitas Leeds, telah mengeksplorasi efek gabungan dari proses di daratan padat, lautan dan atmosfer selama 400 juta tahun terakhir. Temuan mereka dipublikasikan di jurnal ilmu bumi alam.

Retak alami dan pelarutan batuan di permukaan bumi disebut pelapukan kimia. Ini sangat penting karena produk pelapukan (elemen seperti kalsium dan magnesium) mengalir melalui sungai ke lautan, di mana mereka membentuk mineral yang menjebak karbon dioksida.₂. Mekanisme umpan balik ini mengatur karbon dioksida atmosfer₂ tingkat, dan dengan demikian iklim global, dari waktu ke waktu geologi.

“Dalam hal ini, proses pelapukan di permukaan bumi bertindak sebagai termostat panas bumi,” kata penulis utama Dr Tom Gernon, Associate Professor of Earth Sciences di University of Southampton dan rekan dari Turing Institute. “Tetapi telah terbukti sulit untuk menentukan kontrol dasar karena kompleksitas sistem Bumi.”

Gunung api busur kontinental saat ini di Semenanjung Kamchatka, Timur Jauh Rusia. Kredit: Tom Gernon, Universitas Southampton

“Banyak proses Bumi saling berhubungan, dan ada beberapa jeda waktu utama antara proses dan efeknya,” jelas Eelco Rohling, profesor lautan dan perubahan iklim di ANU dan rekan penulis studi tersebut. “Jadi memahami dampak relatif dari proses tertentu dalam respons sistem Bumi adalah masalah yang sulit dipecahkan.”

Untuk mengungkap kerumitannya, tim menciptakan “Jaringan Bumi” baru, yang menggabungkan algoritme pembelajaran mesin dan rekonstruksi lempeng tektonik. Ini memungkinkan mereka untuk menentukan interaksi yang lazim di dalam sistem Bumi, dan bagaimana mereka berevolusi dari waktu ke waktu.

Busur vulkanik telah mendominasi pelapukan kimia global selama 400 juta tahun terakhir (foto: sungai yang mengeringkan Gunung Api Peking, Semenanjung Kamchatka, Rusia). Kredit: Tom Gernon, Universitas Southampton

Tim menemukan bahwa busur vulkanik kontinental telah menjadi pendorong paling penting dari intensitas pelapukan selama 400 juta tahun terakhir. Saat ini, busur benua terdiri dari rantai gunung berapi di, misalnya, Andes di Amerika Selatan, dan air terjun di Amerika Serikat. Gunung berapi ini adalah beberapa fitur pengikisan tertinggi dan tercepat di Bumi. Karena batuan beku terfragmentasi dan berinteraksi secara kimia, mereka dengan cepat terpengaruh dan mengalir ke lautan.

“Ini adalah tindakan penyeimbang,” kata Martin Palmer, profesor geokimia di University of Southampton dan rekan penulis studi tersebut. “Di satu sisi, gunung berapi ini memompa sejumlah besar karbon dioksida.”₂ Yang menyebabkan peningkatan karbon dioksida di atmosfer₂ tingkat. Di sisi lain, gunung berapi yang sama ini membantu menghilangkan karbon ini melalui reaksi pelapukan yang cepat. “

Studi ini meragukan konsep mapan bahwa stabilitas iklim bumi selama puluhan hingga ratusan juta tahun mencerminkan keseimbangan antara pelapukan dasar laut dan inklusi benua. “Gagasan tentang ketegangan geologis antara daratan dan dasar laut sebagai pendorong dominan pelapukan permukaan tidak didukung oleh data,” kata Dr. Gernon.

“Sayangnya, hasilnya tidak berarti bahwa alam akan menyelamatkan kita dari perubahan iklim,” tegas Dr. Gernon. “Hari ini, karbon dioksida di atmosfer₂ Tingkatnya lebih tinggi daripada kapan pun dalam tiga juta tahun terakhir, dan emisi yang dipimpin manusia sekitar 150 kali lebih besar daripada karbon dioksida vulkanik.₂ emisi. Busur benua yang tampaknya telah menyelamatkan planet ini di masa lalu tidak ada pada skala yang dibutuhkan untuk membantu mengatasi CO2 saat ini.₂ emisi. “

Tetapi temuan tim masih memberikan wawasan penting tentang bagaimana masyarakat mengelola krisis iklim saat ini. Pelapukan batuan yang ditingkatkan secara industri – di mana batuan dihancurkan dan disebarkan ke seluruh daratan untuk mempercepat laju reaksi kimia – dapat memainkan peran kunci dalam menghilangkan karbon dioksida dengan aman.₂ Dari udara. Hasil tim menunjukkan bahwa skema tersebut dapat digunakan secara optimal menggunakan bahan beku basa (yang mengandung kalsium, kalium dan natrium), seperti yang ditemukan di lingkungan busur benua.

“Ini sama sekali bukan obat mujarab untuk krisis iklim – kita sangat perlu mengurangi CO2₂ Emisi sejalan dengan jalur mitigasi IPCC, titik penuh. Penilaian kami tentang umpan balik pelapukan dalam jangka waktu yang lama dapat membantu dalam desain dan evaluasi skema pelapukan skala besar yang ditingkatkan, yang hanyalah salah satu langkah yang diperlukan untuk mengatasi perubahan iklim global,” simpul Dr. Gernon.

Referensi: “Pelapukan kimia global yang didominasi oleh busur benua sejak pertengahan Paleozoikum” oleh Thomas M. Gernon, Thea K. Hinks, Andrew S. Meredith, Elko J. Rohling, Martin R. Palmer, Gavin L. Foster, Clement B. Patay dan R. Dietmar Muller, 23 Agustus 2021, Geosains Alam.
DOI: 10.1038 / s41561-021-00806-0