Os vulcões agem como uma válvula de segurança para o clima de longo prazo da Terra – temperaturas de superfície estáveis

Arcos vulcânicos continentais como este em Kamchatka, Rússia, estão se desintegrando rapidamente, removendo dióxido de carbono da atmosfera ao longo do tempo geológico. Crédito: Tom Gernon, Universidade de Southampton

Cientistas da Universidade de Southampton descobriram que grandes cadeias de vulcões eram responsáveis ​​por emitir e remover dióxido de carbono (CO) da atmosfera.₂) ao longo do tempo geológico. As temperaturas se estabilizaram na superfície da Terra.

Pesquisadores que trabalham com colegas da Universidade de Sydney, Australian National University (ANU), a University of Ottawa e a University of Leeds, exploraram o efeito combinado de processos em terra sólida, oceanos e atmosfera nos últimos 400 milhões de anos. Suas descobertas foram publicadas no jornal ciências naturais da terra.

A rachadura e dissolução natural das rochas na superfície da Terra é chamada de intemperismo químico. É muito importante porque os produtos do intemperismo (elementos como cálcio e magnésio) fluem dos rios para os oceanos, onde formam minerais que retêm o dióxido de carbono.₂. Este mecanismo de feedback regula o dióxido de carbono atmosférico₂ níveis e, portanto, o clima global, ao longo do tempo geológico.

“A este respeito, o processo de intemperismo na superfície da Terra atua como um termostato geotérmico”, diz o autor principal, Dr. Tom Gernon, Professor Associado de Ciências da Terra na Universidade de Southampton e membro do Instituto Turing. “Mas se provou difícil determinar os controles básicos devido à complexidade do sistema terrestre.”

Vulcão de arco continental atual na Península de Kamchatka, Extremo Oriente Russo. Crédito: Tom Gernon, Universidade de Southampton

“Muitos processos da Terra estão interconectados e existem alguns atrasos importantes entre os processos e seus efeitos”, explica Eelco Rohling, professor de oceanos e mudanças climáticas da ANU e co-autor do estudo. “Portanto, compreender o impacto relativo de certos processos na resposta do sistema da Terra é um problema intratável.”

Para descobrir a complexidade, a equipe criou a nova “Rede da Terra”, que incorpora algoritmos de aprendizado de máquina e reconstruções de placas tectônicas. Isso lhes permitiu determinar as interações que prevalecem no sistema terrestre e como elas evoluíram ao longo do tempo.

Os arcos vulcânicos dominaram o intemperismo químico global nos últimos 400 milhões de anos (na foto: um rio que drena o vulcão Bakening, na Península de Kamchatka, na Rússia). Crédito: Tom Gernon, Universidade de Southampton

A equipe descobriu que os arcos vulcânicos continentais foram o fator mais importante na intensidade do intemperismo nos últimos 400 milhões de anos. Hoje, os arcos continentais consistem em cadeias de vulcões, por exemplo, nos Andes na América do Sul e cachoeiras nos Estados Unidos. Esses vulcões são alguns dos recursos de erosão mais altos e mais rápidos da Terra. Como as rochas ígneas são fragmentadas e interagem quimicamente, elas são rapidamente afetadas e fluem para os oceanos.

“É um ato de equilíbrio”, disse Martin Palmer, professor de geoquímica da Universidade de Southampton e coautor do estudo. “Por um lado, esses vulcões bombeiam grandes quantidades de dióxido de carbono.”₂ O que levou a um aumento do dióxido de carbono na atmosfera₂ níveis. Por outro lado, esses mesmos vulcões ajudaram a remover esse carbono por meio de rápidas reações de intemperismo. “

O estudo lança dúvidas sobre o conceito bem estabelecido de que a estabilidade do clima da Terra ao longo de dezenas a centenas de milhões de anos reflete um equilíbrio entre a meteorização do fundo do mar e as inclusões continentais. “A ideia de tal tensão geológica entre as massas de terra e o fundo do mar como o fator dominante do intemperismo da superfície não é suportada pelos dados”, disse o Dr. Gernon.

“Infelizmente, os resultados não significam que a natureza nos salvará das mudanças climáticas”, enfatiza o Dr. Gernon. “Hoje, o dióxido de carbono na atmosfera₂ Os níveis estão mais altos do que em qualquer momento nos últimos três milhões de anos, e as emissões causadas pelo homem são cerca de 150 vezes maiores do que o dióxido de carbono vulcânico.₂ emissões. Arcos continentais que parecem ter salvado o planeta no passado simplesmente não existem na escala necessária para ajudar a combater o CO2 hoje.₂ emissões. “

Mas as descobertas da equipe ainda fornecem percepções importantes sobre como a sociedade está gerenciando a atual crise climática. O intemperismo de rocha melhorado industrialmente – onde as rochas são esmagadas e espalhadas pela terra para acelerar as taxas de reação química – pode desempenhar um papel fundamental na remoção segura do dióxido de carbono.₂ Do ar. Os resultados da equipe indicam que tais esquemas podem ser implantados de forma otimizada usando materiais vulcânicos alcalinos (aqueles contendo cálcio, potássio e sódio), como aqueles encontrados em ambientes de arco continental.

“Isso não é de forma alguma uma panacéia para a crise climática – precisamos desesperadamente reduzir o CO2₂ Emissões alinhadas com as vias de mitigação do IPCC, ponto final. Nossa avaliação de feedbacks de intemperismo durante longos períodos de tempo pode ajudar no projeto e avaliação de esquemas de intemperismo melhorados em grande escala, que são apenas uma das etapas necessárias para lidar com a mudança climática global ”, conclui o Dr. Gernon.

Referência: “Intemperismo químico global dominado por arcos continentais desde meados do Paleozóico” por Thomas M. Gernon, Thea K. Hinks, Andrew S. Meredith, Elko J. Rohling, Martin R. Palmer, Gavin L. Foster, Clement B. Patay e R. Dietmar Muller, 23 de agosto de 2021, Nature Geoscience.
DOI: 10.1038 / s41561-021-00806-0