悉尼大学：海底风化如何驱动缓慢的碳循环
发布时间：2018-02-24 浏览次数：797
悉尼大学(The University of Sydney)始建于1850年，是坐落于澳大利亚乃至整个南半球金融中心, 贸易中心以及旅游中心悉尼市的一所世界顶尖级研究学府，被媒体誉为世界最漂亮的大学校园之一。历史悠久的悉尼大学亦被媒体称为“澳大利亚第一校”，同时也是世界大学联盟、环太平洋大学联盟、澳大利亚八校联盟、亚太国际贸易教育暨研究联盟的核心成员。悉尼大学在2018英国QS世界大学排名中排名全球第50；在2017最新出炉的QS世界大学毕业生竞争力排名第4，荣登澳大利亚榜首, 远超澳洲其他大学。
悉尼大学：海底风化如何驱动缓慢的碳循环
悉尼大学的两位地球科学家发现了地质大气二氧化碳循环与海洋地壳储存二氧化碳波动能力之间未知的联系。
悉尼信息学中心和地球科学学院的DietmarMüller教授和Adriana Dutkiewicz博士在“科学发展”杂志上报告了他们的发现。
我们中的许多人都熟悉缓慢运动哲学，其中包括慢生活，慢烹饪，缓慢的时尚，甚至电视缓慢。但我们大多数人都不会听说碳循环缓慢，这是关于固体地球与大气之间碳的缓慢移动。
由于一系列化学反应和构造活动的驱动，碳循环缓慢，早于人类，发生数千万年。缓慢的碳循环是地球人寿保险的一部分，因为它在整个一系列冰河时期的温室气候中保持了地球的可居住性。其中一个想法是，当大气二氧化碳浓度升高时，大陆岩石暴露于大气的风化作用增强，最终吸收二氧化碳并再次冷却地球。
鲜为人知的是，在深海中也存在风化。年轻，炎热的火山海洋地壳受到海水通过裂缝和地壳开放空间的循环风化。捕获碳结构的矿物，如方解石，逐渐从海水中形成地壳。最近的工作表明，这种海底风化过程的效率取决于海洋底部的水温 - 海水越热，海洋地壳中储存的二氧化碳就越多。
Müller教授解释说：“为了找出这个过程如何对缓慢的碳循环做出贡献，我们重建了海洋平均底层水温随时间的变化，并将其插入全球计算机模型中，用于过去230年的洋壳演化百万年。这使我们能够计算由海底扩张所产生的任何新的地壳中储存的二氧化碳量。“
Dutkiewicz博士补充道：“我们的板块构造模型还允许我们跟踪每一层海底，直到最终到达最终目的地 - 一个俯冲带。在俯冲带，地壳及其方解石被再循环回到地幔，通过火山释放一部分二氧化碳进入大气。“
计算机模型表明，海洋地壳储存二氧化碳的能力随着时间的推移而变化，其周期性约为2600万年。
从地质记录中独立重建的几种地质现象，包括灭绝，火山作用，盐沉积和大气二氧化碳波动都显示出2600万年的周期。
之前的假设已将这些波动归因于宇宙骤雨的周期，被认为反映了太阳系对银河系平面的振荡。
Müller教授表示：“我们的模型表明，缓慢的碳循环中特有的2600万年的周期性是由海底扩散速率的波动驱动的，这反过来又改变了海洋地壳储存二氧化碳的能力。这引发了下一个问题：究竟是什么最终推动了地壳生产的这些波动？“
俯冲，构造板块沉入对流地幔深处，被认为是板块构造的主导板块驱动力。由此可见，海底扩张速率的周期性应该由俯冲的等效周期驱动。
对俯冲带行为的分析表明，2600万年周期的驱动力来自俯冲带迁移的偶发性。慢碳循环的这一部分需要纳入全球碳循环模型。
更好地了解缓慢的碳循环将有助于我们预测地球将如何应对人类引起的大气二氧化碳上升。这将帮助我们回答这个问题：长远来看，大陆，海洋和洋壳在多大程度上会吸收额外的二氧化碳？
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