นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และ NTU สิงคโปร์พบว่าการชนกันของแผ่นเปลือกโลกที่เคลื่อนตัวช้าจะดึงคาร์บอนเข้าสู่ภายในโลกมากกว่าที่เคยคิดไว้
ขณะนี้เรามีความเข้าใจค่อนข้างดีเกี่ยวกับแหล่งกักเก็บพื้นผิวของคาร์บอนและฟลักซ์ระหว่างพวกมัน แต่รู้น้อยกว่ามากเกี่ยวกับแหล่งกักเก็บคาร์บอนภายในของโลก ซึ่งหมุนเวียนคาร์บอนเป็นเวลาหลายล้านปี
สเตฟาน ฟาร์ซัง
พวกเขาพบว่าคาร์บอนที่ถูกดึงเข้าสู่ภายในโลกที่เขตมุดตัว ซึ่งแผ่นเปลือกโลกชนกันและดำดิ่งลงสู่ภายในของโลก มีแนวโน้มที่จะถูกกักขังไว้ที่ระดับความลึก มากกว่าการผุกร่อนใหม่ในรูปแบบของการปล่อยภูเขาไฟ
การค้นพบของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ใน Nature Communicationsชี้ให้เห็นว่าประมาณหนึ่งในสามของคาร์บอนที่ถูกรีไซเคิลภายใต้โซ่ภูเขาไฟกลับคืนสู่ผิวน้ำผ่านการรีไซเคิล ตรงกันข้ามกับทฤษฎีก่อนหน้านี้ที่ว่าสิ่งที่ลงไปส่วนใหญ่จะกลับมา
หนึ่งในแนวทางแก้ไขปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศคือการหาวิธีลดปริมาณ CO 2 ในชั้นบรรยากาศของโลก นักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าใจวงจรชีวิตทั้งหมดของคาร์บอนบนโลกได้ดีขึ้น และวิธีที่คาร์บอนจะไหลระหว่างชั้นบรรยากาศ มหาสมุทร และสิ่งมีชีวิตที่พื้นผิวด้วยการศึกษาพฤติกรรมของคาร์บอนในโลกลึก ซึ่งเป็นที่ตั้งของคาร์บอนส่วนใหญ่ในโลกของเรา
ส่วนที่เข้าใจดีที่สุดของวัฏจักรคาร์บอนอยู่ที่หรือใกล้พื้นผิวโลก แต่แหล่งกักเก็บคาร์บอนลึกมีบทบาทสำคัญในการรักษาความเป็นอยู่ของดาวเคราะห์ของเราด้วยการควบคุม ระดับ CO 2 ในบรรยากาศ “ขณะนี้เรามีความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับแหล่งกักเก็บพื้นผิวของคาร์บอนและฟลักซ์ระหว่างพวกมัน แต่รู้น้อยกว่ามากเกี่ยวกับแหล่งกักเก็บคาร์บอนภายในของโลก ซึ่งหมุนเวียนคาร์บอนเป็นเวลาหลายล้านปี” Stefan Farsang หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว นักศึกษาปริญญาเอกที่ภาควิชาธรณีศาสตร์ของเคมบริดจ์
มีหลายวิธีที่จะปล่อยคาร์บอนกลับสู่ชั้นบรรยากาศ (เช่น CO 2 ) แต่มีเพียงเส้นทางเดียวที่คาร์บอนจะกลับคืนสู่ภายในโลกได้: ผ่านการย่อยของแผ่นเปลือกโลก ในที่นี้ คาร์บอนบนพื้นผิว เช่น ใน รูปของเปลือกหอยและจุลชีพที่กักคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ ไว้ในเปลือกของพวกมัน จะถูกส่งเข้าไปในส่วนภายในของโลก นักวิทยาศาสตร์คิดว่าคาร์บอนส่วนใหญ่นี้จะถูกส่งกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศเป็น CO 2 ผ่านการปล่อยก๊าซจากภูเขาไฟ แต่ผลการศึกษาใหม่เผยให้เห็นว่าปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในหินที่ถูกกลืนเข้าไปในเขตมุดตัวจะดักจับคาร์บอนและส่งเข้าไปในส่วนลึกของโลก หยุดบางส่วนไม่ให้กลับมาสู่พื้นผิวโลก
ทีมงานได้ทำการทดลองหลายครั้งที่ European Synchrotron Radiation Facility “ESRF มีสิ่งอำนวยความสะดวกชั้นนำระดับโลกและความเชี่ยวชาญที่เราต้องการเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ของเรา” Simon Redfern ผู้เขียนร่วมคณบดีวิทยาลัยวิทยาศาสตร์แห่ง NTU Singapore กล่าว , “โรงงานสามารถวัดความเข้มข้นต่ำมากของโลหะเหล่านี้ที่ความดันสูงและสภาวะอุณหภูมิที่เราสนใจ” ในการทำซ้ำแรงดันและอุณหภูมิที่สูงของโซนการเหลื่อม พวกเขาใช้ ‘ทั่งเพชร’ ที่ให้ความร้อน ซึ่งทำให้เกิดแรงกดดันที่รุนแรงได้โดยการกดทั่งเพชรขนาดเล็กสองอันเข้ากับตัวอย่าง
งานวิจัยนี้สนับสนุนหลักฐานที่เพิ่มขึ้นว่าหินคาร์บอเนตซึ่งมีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกับชอล์กจะมีแคลเซียมน้อยลงและอุดมด้วยแมกนีเซียมมากขึ้นเมื่อเจาะลึกเข้าไปในเสื้อคลุม การเปลี่ยนแปลงทางเคมีนี้ทำให้คาร์บอเนตละลายได้น้อยลง ซึ่งหมายความว่าจะไม่ถูกดูดเข้าไปในของเหลวที่ส่งภูเขาไฟ ในทางกลับกัน คาร์บอเนตส่วนใหญ่จะจมลึกลงไปในเสื้อคลุม ซึ่งในที่สุดมันจะกลายเป็นเพชร
“ยังมีงานวิจัยอีกมากที่ต้องทำในสาขานี้” Farsang กล่าว “ในอนาคต เราตั้งเป้าที่จะปรับปรุงการประมาณการของเราโดยศึกษาความสามารถในการละลายของคาร์บอเนตในอุณหภูมิที่กว้างขึ้น ช่วงความดัน และในองค์ประกอบของของเหลวหลายชนิด”
การค้นพบนี้ยังมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจบทบาทของการก่อตัวของคาร์บอเนตในระบบภูมิอากาศของเราโดยทั่วไป “ผลของเราแสดงให้เห็นว่าแร่ธาตุเหล่านี้มีความเสถียรมากและสามารถกักเก็บ CO 2 จากชั้นบรรยากาศให้อยู่ในรูปของแร่ธาตุที่เป็นของแข็งซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการปล่อยก๊าซในเชิงลบ” Redfern กล่าว ทีมงานได้มองหาการใช้วิธีการที่คล้ายกันในการดักจับคาร์บอน ซึ่งจะย้าย CO 2 ในชั้นบรรยากาศ ไปเก็บไว้ในหินและในมหาสมุทร
“ผลลัพธ์เหล่านี้ยังช่วยให้เราเข้าใจวิธีล็อคคาร์บอนในชั้นของแข็งออกจากชั้นบรรยากาศได้ดีขึ้น หากเราสามารถเร่งกระบวนการนี้ให้เร็วกว่าที่ธรรมชาติจัดการได้ มันก็สามารถพิสูจน์เส้นทางที่จะช่วยแก้ไขวิกฤตสภาพภูมิอากาศได้” เรดเฟิร์นกล่าว
อ้างอิง:
Farsang, S. , Louvel, M. , Zhao, C. et al. วัฏจักรคาร์บอนลึกที่ถูกจำกัดโดยการละลายของคาร์บอเนต การสื่อสารธรรมชาติ (2564). ดอย: 10.1038/s41467-021-24533-7
ดัดแปลงจากข่าวประชาสัมพันธ์โดย ESRF
