Вивітрювання гірських порід, як ці базальтові утворення в Айдахо, викликає хімічні процеси, які видаляють вуглекислий газ з повітря. Метью Діллон / Flickr, CC BY

Чому клімат Землі залишався таким стабільним протягом геологічного часу? Відповідь може вас просто розхитати.

Гірські породи, особливо типи, що утворюються внаслідок вулканічної діяльності, відіграють вирішальну роль у підтримці довгострокового клімату Землі стабільним і кругообігу вуглекислого газу між сушею, океанами та атмосферою.

Вченим відомо десятиліття що вивітрювання гірських порід - хімічний розпад мінералів у горах та ґрунтах - виводить вуглекислий газ з атмосфери та перетворює його на стабільні мінерали на поверхні планети та в океанічних відкладах. Але оскільки цей процес діє протягом мільйонів років, він занадто слабкий, щоб компенсувати сучасне глобальне потепління людською діяльністю.

Пошкодження кислими дощами будівель та пам'ятників, як ця статуя з пісковика у Дрездені, Німеччина, є формою хімічного вивітрювання. Slick / Вікіпедія

Зараз, однак, нова наука - в тому числі в Каліфорнійському співробітництві з питань вирішення проблем зміни клімату '(C4) Інноваційний центр робочих земель - показує, що можна прискорити темпи вивітрювання гірських порід. Посилене вивітрювання гірських порід може як уповільнити глобальне потепління, так і покращити стан здоров’я ґрунтів, зробивши можливим більш ефективне вирощування сільськогосподарських культур та зміцнення продовольчої безпеки.

Хімія гірських порід

Багато процесів погодні породи на поверхні Землі під впливом хімії, біології, клімату та тектоніки плит. Домінуюча форма хімічного вивітрювання відбувається, коли вуглекислий газ поєднується з водою в ґрунті та океані з утворенням вуглекислоти.

Близько 95% земної кори і мантія - складається товстий шар між корою планети та її ядром силікатні мінерали, які є сполуками кремнію та кисню. Силікати є головним інгредієнтом більшості магматичних порід, які утворюються, коли вулканічний матеріал охолоджується і твердне. Такі гірські породи складають близько 15% земної маси поверхня землі.

Коли вугільна кислота контактує з деякими силікатними мінералами, вона викликає хімічний процес, відомий як Реакція Урея. Ця реакція витягує газоподібний вуглекислий газ з атмосфери та поєднує його з водою та силікатами кальцію або магнію, утворюючи два іони бікарбонату. Як тільки вуглекислий газ потрапляє у ці ґрунтові карбонати або в кінцевому підсумку змивається в океан, він більше не нагріває клімат.

Коли вугільна кислота розчиняє мінерали кальцію та силікату магнію, вони розпадаються на розчинені сполуки, деякі з яких містять вуглець. Ці матеріали можуть надходити до океану, де морські організми використовують їх для побудови раковин. Пізніше черепашки закопуються в океанічні відкладення. Вулканічна діяльність вивільняє частину вуглецю в атмосферу, але велика частина його залишається похованою в скелях мільйони років. Греташум / Вікіпедія, CC BY-SA

Реакція Урея протікає з більшою швидкістю, коли багаті на силікати гори, такі як Гімалаї, піддають свіжий матеріал атмосфері - наприклад, після зсуву - або коли клімат стає спекотнішим і вологішим. Недавні дослідження показують, що люди можуть істотно прискорити процес, щоб допомогти боротися з сучасним глобальним потеплінням.

Прискорене вивітрювання

Найбільшим обмеженням атмосферних впливів є кількість силікатних мінералів, що потрапляють у будь-який момент часу. Подрібнення вулканічних силікатних порід у дрібний порошок збільшує площу поверхні, доступну для реакцій. Крім того, додавання цього гірського пилу в грунт піддає його корінню рослин і мікробам ґрунту. І коріння, і мікроби виробляють вуглекислий газ, розкладаючи органічні речовини в ґрунті. У свою чергу, це збільшує концентрацію вуглекислоти, що прискорює вивітрювання.

Одне недавнє дослідження британських та американських вчених припускає, що додавання дрібно подрібнених силікатних порід, таких як базальт, на всі ґрунтові землі в Китаї, Індії, США та Бразилії може спричинити вивітрювання, яке призведе більше 2 мільярдів тонн вуглекислого газу з атмосфери щороку. Для порівняння США викидають близько 5.3 млрд т вуглекислого газу в 2018 році.

Сільське господарство з камінням

Одним із переконливих аспектів посиленого вивітрювання є те, що в дослідженнях з контрольованим середовищем, що включають базальтові поправки ґрунту, урожай зернових культур поліпшується за рахунок приблизно 20%.

Як базальтова погода, це збільшує життєво необхідні рослинні поживні речовини, що може збільшити виробництво та збільшити врожайність сільськогосподарських культур. Мінеральні поживні речовини, такі як кальцій, калій і магній, створюють здоровіші ґрунти. Фермери були коригування грунту гірськими мінералами протягом століть, тож концепція не є нічим новим.

Розсипання вапна на полі в Девоні, Англія, для поліпшення якості ґрунту. Марк Робінсон / Вікіпедія, CC BY

В Інноваційний центр робочих земель, ми проводимо чи не найбільший розширений демонстраційний експеримент з вивітрювання на реальних фермах у світі. Ми співпрацюємо з фермерами, скотарями, урядом, гірничодобувною промисловістю та племенами корінних американців у Каліфорнії на приблизно 50 акрах випробувань на поправку на землю. Ми тестуємо вплив поправок гірського пилу та компосту на викиди парникових газів із ґрунту, уловлювання вуглецю, урожайність культур та здоров’я рослин та мікробів.

Наші початкові результати пропонують додавати базальт і волластоніт, мінерал силікату кальцію, збільшив урожай кукурудзи на 12% за перший рік. Працює з Програма торгівлі викидами парникових газів у Каліфорнії та різноманітні сільськогосподарські інтереси нашої держави, ми сподіваємось створити шлях, який би запропонував грошові стимули фермерам та скотоводам, які дозволять посилене вивітрювання гірських порід на своїх землях. Ми прагнемо створити протокол для фермерів та тваринників, щоб заробляти гроші на вуглеці, який вони вирощують, у ґрунт та допомагати бізнесу та промисловості досягти своїх цілей щодо нейтральності вуглецю.

Чому негативні викиди мають значення

Відповідно до Паризька кліматична угода 2015, країни пообіцяли обмежити глобальне потепління менш ніж на 2 градуси Цельсія вище рівня доіндустріального. Це потребуватиме значного скорочення викидів парникових газів.

Витягування вуглекислого газу з повітря - також відоме як негативні викиди - також необхідно, щоб уникнути найгірших наслідків зміни клімату, оскільки атмосферний вуглекислий газ має середня тривалість життя більше 100 років. Кожна молекула вуглекислого газу, яка потрапляє в атмосферу при спалюванні викопного палива або очищенні землі, залишатиметься там протягом багатьох десятиліть, захоплюючи тепло і зігріваючи поверхню Землі.

{vembed Y = 4IUQn9uL6W0} У ще більш швидкій версії посиленого вивітрювання вчені перекачують надкритичний вуглекислий газ під землю в базальтові утворення, де він реагує з мінералами, утворюючи нові тверді породи.

Націям потрібне портфоліо рішень для створення негативні викиди. Посилене вивітрювання готується до швидкого збільшення, використовуючи вже наявне сільськогосподарське обладнання, глобальні гірничі роботи та ланцюги поставок, які в даний час доставляють добрива та насіння по всьому світу. Розглядаючи ерозію ґрунту та продовольчу безпеку разом зі зміною клімату, я вважаю, що вивітрювання гірських порід може допомогти людям уникнути того важкого місця, в якому ми опинились сьогодні.

про автора

Бенджамін З. Хоултон, професор глобальних екологічних досліджень, член і директор канцлера Інституту довкілля Джона Мюра, Університет Каліфорнії, Девіс

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

Суміжні книги

Недолік: Найбільш всеосяжний план, який пропонувався змінити глобальне потепління

Пол Хоукен і Том Стейер
В умовах поширеного страху та апатії міжнародна коаліція дослідників, професіоналів та вчених зібралася, щоб запропонувати набір реалістичних та сміливих рішень щодо зміни клімату. Тут описано сто прийомів і практик - деякі добре відомі; про які ви, можливо, ніколи не чули. Вони варіюються від чистої енергії до навчання дівчат у країнах з низьким рівнем доходу до використання методів землекористування, які витягують вуглець з повітря. Рішення існують, є економічно вигідними, і громади в усьому світі в даний час приймають їх з вмінням і рішучістю. Доступний на Amazon

Проектування кліматичних рішень: Посібник з політики щодо енергії з низьким вмістом вуглецю

Гал Харві, Роббі Орвіс, Джефрі Ріссман
З урахуванням наслідків зміни клімату, необхідність зменшення глобальних викидів парникових газів є не менш терміновою. Це страшний виклик, але сьогодні існують технології та стратегії для його вирішення. Невеликий набір енергетичної політики, розроблений та реалізований добре, може поставити нас на шлях до майбутнього з низьким рівнем вуглецю. Енергетичні системи є великими та складними, тому енергетична політика повинна бути цілеспрямованою та економічно ефективною. Універсальні підходи просто не дозволять зробити роботу. Політики потребують чіткого, всебічного ресурсу, який би окреслював енергетичну політику, яка матиме найбільший вплив на наше кліматичне майбутнє, та описував, як правильно розробляти цю політику. Доступний на Amazon

Це змінює все: капіталізм проти клімату

автор: Наомі Кляйн
In Це змінює все Наомі Кляйн стверджує, що зміни клімату - це не лише одна проблема, яку слід акуратно подати між податками та охороною здоров'я. Це тривога, яка закликає нас виправити економічну систему, яка вже багато в чому нас не дає. Клейн ретельно будує випадок того, наскільки масово скорочення викидів парникових газів - це наш найкращий шанс одночасно зменшити розбіжність нерівності, переосмислити наші розбиті демократії та відновити наші поглиблені місцеві економіки. Вона висловлює ідеологічне відчай заперечувачів зміни клімату, месіанські марення потенційних геоінженерів та трагічний дефектизм занадто багатьох зелених ініціатив. І вона точно демонструє, чому ринок не (і не може) виправити кліматичну кризу, а навпаки, погіршить ситуацію із все більш екстремальними та екологічно згубними методами видобутку, що супроводжуються бурхливим капіталізмом катастроф. Доступний на Amazon

Від видавця:
Покупки в Amazon йдуть на те, щоб покрити витрати на привезення вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, та ClimateImpactNews.com безкоштовно і без рекламодавців, які відстежують ваші звички перегляду. Навіть якщо ви натискаєте на посилання, але не купуєте ці вибрані продукти, все, що ви купуєте за той же візит на Amazon, платить нам невелику комісію. Додаткових витрат для вас немає, тому, будь ласка, внесіть свої зусилля. Ви також можете використовуйте цю посилання в будь-який час користуватися Amazon, щоб ви могли допомогти підтримати наші зусилля.