Več sto milijonov let se je povprečna temperatura na površju Zemlje spreminjala le za 20 °C, kar je omogočilo življenje na našem planetu. Zdi se, da ima Zemlja za vzdrževanje tako stabilnih temperatur nekakšen termostat, ki uravnava koncentracijo atmosferskega ogljikovega dioksida v geoloških časovnih okvirih, kar vpliva na globalne temperature. Erozija in preperevanje kamnin sta pomembna dela tega termostata.
Kako deluje Zemljin termostat?
Ekipa, ki jo vodita geolog LMU (Univerza v Münchnu) Aaron Bufe in Niels Hovius iz nemškega raziskovalnega centra za geoznanosti, je zdaj modelirala vpliv teh procesov na ogljik v ozračju. Njihov presenetljiv rezultat: zajemanje CO2 zaradi vremenskih reakcij je največje v gorskih verigah z nizkim reliefom z zmernimi stopnjami erozije in ne tam, kjer so stopnje erozije najhitrejše.
Preperevanje se pojavi tam, kjer je kamnina izpostavljena vodi in vetru. »Ko silikati preperejo, se ogljik odstrani iz atmosfere in se kasneje obori kot kalcijev karbonat. Nasprotno pa preperevanje drugih faz – kot so karbonati in sulfidi ali organski ogljik v kamninah – sprosti CO2,« pravi Hovius. »Posledično je vpliv gradnje gora na ogljikov cikel kompleksen.«
Model preperevanja prikazuje skupne mehanizme
Za reševanje te zapletenosti so raziskovalci uporabili model vremenskih vplivov za analizo tokov sulfidnih, karbonatnih in silikatnih vremenskih vplivov v številnih ciljnih študijskih regijah – kot sta Tajvan in Nova Zelandija – z velikimi razponi stopenj erozije.
»Na vseh lokacijah smo odkrili podobno vedenje, kar kaže na skupne mehanizme,« pravi Bufe. Nadaljnje modeliranje je pokazalo, da razmerje med erozijo in tokovi CO2 ni linearno, ampak da se CO2 zajema iz vremenskih vrhov s stopnjo erozije približno 0,1 milimetra na leto.
Ko so stopnje nižje ali višje, se zadrži manj CO2 in ta se lahko celo sprosti v ozračje.
»Visoke stopnje erozije, kot je na Tajvanu ali v Himalaji, povzročijo, da je preperevanje vir CO2, ker se preperevanje silikata s stopnjo erozije na neki točki preneha povečevati, medtem ko se preperevanje karbonatov in sulfidov še poveča,« pojasnjuje Bufe.
V pokrajinah z zmernimi stopnjami erozije okoli 0,1 milimetra na leto so karbonati in sulfidi, ki se hitro preperejo, v veliki meri izčrpani, medtem ko je silikatnih mineralov v izobilju in učinkovito prenašajo vremenske vplive. Kjer je erozija celo počasnejša od 0,1 milimetra na leto, je le malo mineralov prepuščenih vremenskim vplivom. Največji ponori CO2 so zato gorovja z nizkim reliefom, kot sta Schwarzwald ali Oregon Coast Range, kjer se stopnje erozije približujejo optimalni.
»V geoloških časovnih okvirih je temperatura, na katero je nastavljen Zemljin termostat, zato močno odvisna od globalne porazdelitve stopenj erozije,« pravi Bufe. Da bi podrobneje razumeli učinke erozije na podnebni sistem Zemlje, Bufe meni, da bi morale prihodnje študije dodatno upoštevati ponore organskega ogljika in vremenske vplive na poplavnih ravnicah.
