地球的“恒温器”控制气候如何?

岩石、雨和二氧化碳有助于控制地球的气候几千年来——像恒温器,通过这一过程被称为风化。宾夕法尼亚州立大学的科学家领导的一项新的研究可以提高我们理解这个恒温器响应如何随着温度变化。

“生活在这个星球上数十亿年来,我们知道地球的温度一直保持一致的够有液态水和支持生命,”苏珊说他,埃文·普大学教授和巴恩斯宾夕法尼亚州立大学的地球科学教授。“这是硅酸盐岩石风化的想法是恒温器,但是从来没有人真的同意其温度敏感性”。

因为许多因素进入风化,挑战单独使用实验室实验的结果来创建全球估计风化响应温度变化,科学家们说。

团队联合实验室测量和土壤分析来自45个网站在世界各地,许多流域更好地理解地球上的风化的主要岩石类型和使用这些结果来创建一个风化如何回应全球估计温度。

“当你在实验室做实验和土壤样本或一条河,你会得到不同的值,”他说。“我们试图做的研究是在不同的空间尺度上看,找出我们如何理解所有这些数据地球化学家全世界地球上积累了风化。这项研究是一个模型,我们如何能做到这一点。”

风化作用是平衡的一部分在地球大气层的二氧化碳。火山都排放大量的二氧化碳通过地球的历史,而是把地球变成一个温室,温室气体是通过风化慢慢删除。

雨把大气中的二氧化碳并创建一个弱酸,落在地球和硅酸盐岩石表面磨损。副产品是由小溪和河流的海洋碳最终锁在沉积岩,科学家们说。

“这一直假设之间的平衡从火山和二氧化碳进入大气层被风化拿出数百万年来拥有行星的温度相对稳定,”他说。“关键是当有更多的大气中二氧化碳和地球越变越热,风化速度,把更多的二氧化碳。当行星冷却器,风化减慢。”

但大部分是未知的敏感风化是如何改变温度,部分是因为长空间和时间尺度。

“在土壤剖面中,您看到的照片土壤的照相机快门打开有时一百万年——有集成过程发生一百万年来和你想比较,在两年的烧瓶实验,”他说。

Brantley说临界区域科学领域——检查从最高的植被景观最深的地下水——帮助科学家更好地理解复杂的相互作用,影响风化。

例如,岩石必须为水进入裂缝,裂缝开始分解的材料。为了实现这一目标,岩石必须大,暴露面地区,这种情况不太可能发生的地区,土壤是更深层次的。

“只有当你开始跨越空间和时间尺度,你开始看到真正重要的是什么,”他说。“表面积是非常重要的。你可以测量所有的速率常数在实验室解决方案,但直到你可以告诉我如何表面积的形式出现在自然系统中,你永远不会是能够预测实际系统”。

科学家在《科学》杂志上报道说,温度敏感性的测量在实验室低于估计土壤和河流在他们的研究。使用实验室和现场观测站点,他们高档发现风化估计全球温度依赖性。

他们的模型可能有助于理解风化将如何应对未来气候变化,并在评估人造试图提高风化画更多的二氧化碳从大气中——像碳封存。

”一个想法已经被挖出很多提高风化的岩石,研磨,运送它,并把它在田里让风化作用发生,”他说。”,将工作——它已经工作。问题是,这是一个非常缓慢的过程。”

虽然气候变暖加速风化,所有人类的大气中的二氧化碳增加了可能需要成千上万成千上万年,科学家们说。

参考:Brantley SL,肖尼西、Lebedeva MI Balashov VN。如何与温度有关的硅酸盐风化作为地球的地质恒温器。科学。2023,379 (6630):382 - 389。doi:10.1126 / science.add2922

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