Рост гор может влиять на парниковый эффект

Тайвань - остров крайностей: сильные землетрясения и тайфуны неоднократно обрушиваются на регион и меняют ландшафт, иногда даже катастрофически. Это делает Тайвань фантастической лабораторией наук о Земле. Например, эрозионные процессы в центре острова происходят в тысячу раз быстрее, чем в его южной части. Такая разница в скорости эрозии влияет на химическое выветривание горных пород и дает представление об углеродном цикле нашей планеты в масштабе миллионов лет. 

Группа исследователей во главе с Аароном Буфе и Нильсом Ховиусом из Немецкого исследовательского центра геолого-геофизических исследований (GFZ), как пишет phys.org, воспользовалась этими преимуществами различной скорости эрозии и исследовала, как подъем и эрозия горных пород определяют баланс выбросов и поглощения углерода. Результат оказался удивительным: при высоких скоростях эрозии процессы выветривания выделяют углекислый газ, а при низкой скорости эрозии они улавливают углерод из атмосферы. 

За всем этим стоят тектонические и химические процессы. В частности, в быстрорастущих горах тектонические поднятия и эрозия постоянно приносят свежий скальный материал из-под земли. Там он подвергается воздействию циркулирующей кислой воды, которая растворяет или изменяет породу. В зависимости от типа породы выветривание по-разному влияет на климат Земли. Например, если углекислый газ из почвы вступает в контакт с силикатными минералами, выпадает известняк (карбонат кальция или CaCO3), в котором углерод связывается в течение очень долгого времени.

В случае комбинации сернистого минерала, такого как пирит, и известняка происходит обратное. Серная кислота, которая образуется при контакте пирита с водой и кислородом, растворяет карбонатные минералы, образуя CO 2. Считается, что эта взаимосвязь между горообразованием и химическим выветриванием влияет на климат нашей планеты в масштабе миллионов лет. Но как именно рост Альп или Гималаев влияет на климат? Ускоряется ли силикатное выветривание, вызывая похолодание климата? Или растворение известняка серной кислотой доминирует, увеличивая концентрацию CO 2 в атмосфере с сопутствующим глобальным потеплением?

На этот вопрос позволяет ответить изучение юга Тайваня. Тайвань расположен в зоне субдукции, где океаническая плита скользит под азиатский континент. Эта субдукция вызывает быстрый рост гор. В то время как центр острова возвышается уже несколько миллионов лет, южная оконечность лишь относительно недавно вышла из моря. Здесь горы имеют невысокий рельеф и размываются медленно. Дальше на север, где горы крутые и высокие, свежая порода быстро выносится на поверхность Земли, чтобы выветрилась. Полезно то, что породы южного Тайваня типичны для многих молодых горных хребтов по всему миру и содержат в основном силикатные минералы с небольшим количеством карбоната и пирита.

В своем исследовании ученые взяли образцы из рек, которые собирают воду с этих гор с разной скоростью эрозии. По материалу, растворенному в реках, исследователи оценили долю сульфидных, карбонатных и силикатных минералов в процессе выветривания. Эти результаты позволили им оценить как количество секвестрированного CO 2, так и количество CO 2, выделяемого в результате реакций выветривания. Ученые обнаружили, что в самой южной части Тайваня доминирует связывание CO 2 из атмосферы. Однако дальше на север, где горы разрушаются быстрее, преобладают скорости выветривания карбонатов и сульфидов и выделяется CO 2.

Полученные данные позволяют сделать выводы, что химическое выветривание является чистым источником выбросов CO 2 в атмосферу. Но можно ли это утверждать в отношении и других гор, ученым только предстоит определить. Ведь важным моментом может быть то, что горообразование приносит на поверхность Земли не только осадочные породы с пиритом и карбонатом, но и типы горных пород, которые сформировались из затвердевшей магмы и содержат много свежих силикатов, которые быстро выветриваются. И только изучив разные типы гор можно узнать чистое влияние выветривания на климат Земли.