Тайна крупнейшего поглотителя углерода раскрыта с помощью синхротрона
Микроскопические пласты, которые растворяют около 10 процентов углерода в древних глубоководных известняках, где хранится большая часть углерода в мире, обнаружила группа ученых, согласно исследованию, опубликованному 27 августа в журнале Nature Communications Earth and Environment.
Глубоководные известняки были крупнейшим поглотителем углерода на Земле последние 180 миллионов лет, потому что они удерживали большую часть углерода на планете. Однако, по словам ученых, их вклад в долгосрочный углеродный цикл плохо поддается количественной оценке.
«Измерение количества углерода, улавливаемого глубоководными известняками, имеет фундаментальное значение для понимания долгосрочного углеродного цикла — того, как происходит обмен углерода между атмосферой, океанами, биосферой и скалистыми костями самой Земли от тысяч до миллионов лет», — сказал доктор Кристоф Шранк из Школы наук о Земле и атмосфере Технологического университета Квинсленда.
Ученые использовали химические и структурные карты с высоким разрешением, чтобы выяснить, что эти швы микрорастворения представляли собой ультратонкие слои, вдоль которых растворилось большое количество карбоната кальция.
«Хотя отдельные швы микрорастворения намного тоньше человеческого волоса, расстояние между ними невероятно плотное — среднее расстояние между двумя швами составляет около волоса, — сказал доктор Шранк. — Мы объединили эту геометрическую информацию и оценки баланса массы, чтобы выяснить, что в швах микрорастворения растворилось около 10 процентов общего углерода известняков в нашем исследовании».
Согласно опубликованным математическим моделям растворения известняка и геологическим данным, этот процесс растворения происходил в пределах от 10 см до 10 метров ниже отложений в течение 50 — 5000 лет.
Куда девается растворенный углерод, ученым пока точно не известно. Доктор Шранк сказал, что известняки, которые они изучали, образовались вблизи чрезвычайно тектонически активного региона у восточного побережья Северного острова Новой Зеландии.
«В течение последних 25 миллионов лет и даже сегодня этот регион регулярно сотрясают землетрясения, которые, как известно, поднимают отложения на дне океана, — отметил Шранк. — Мы предполагаем, что растворенный углерод может быть возвращен в океан, когда морское дно сотрясается землетрясениями или подводными оползнями».
За последнее десятилетие команда из ANSTO, QUT и Университета Ла-Троб разработала передовые методы рентгеновской микроскопии на австралийском синхротроне, чтобы исследовать химический состав и структуру материалов с точностью до десятков нанометров. «Синхротрон производит свет более чем в миллион раз ярче солнца, а рентгеновская микроскопия позволяет нам видеть особенности, которые ранее оставались невидимыми», — сказал доктор Кьюиш.
По словам ученых, применение этих новых методов к участкам известняков возрастом 55 миллионов лет с восточного побережья Северного острова Новой Зеландии позволило впервые увидеть, что слои известняка содержат тысячи крошечных швов микрорастворения, которые практически невидимы для других микроскопических методов.
Ученые планируют изучить другие залежи известняка по всему миру с помощью синхротронных методов с высоким разрешением, чтобы лучше понять, как микрорастворение способствует обмену углеродом между отложениями и океаном.
