为什么地球的气候一直如此,在地质时间稳定吗?答案也许会击败你。
岩石,特别是火山活动产生的类型,起到保持地球的长期气候稳定,循环陆地,海洋和大气之间的二氧化碳至关重要的作用。
科学家已经知道几十年岩石风化 - 中山区和土壤矿物质的化学分解 - 从大气中,并把它转换为地球表面上和海洋沉积物稳定的矿物,除去二氧化碳。但由于这个过程中工作了数百万年,它太弱,人类活动偏移现代的全球变暖。
然而,现在的新兴科学 - 包括在加州合作应对气候变化方案(C4)工作用地创新中心-表明加速岩石风化速率是可能的。增强的岩石风化可以减缓全球变暖,改善土壤健康,使更有效地种植作物和加强粮食安全成为可能。
岩石化学
许多过程天气岩石地球表面,影响由化学,生物,气候和板块构造。发生化学风化的主要形式当与土壤水分和海洋二氧化碳结合以使碳酸。
约95%的地壳和披风- 地球的地壳和核心之间的厚层 - 由硅酸盐矿物它们是硅和氧的化合物。硅酸盐是大多数火成岩的主要成分,当火山物质冷却和硬化时,就会形成火成岩。这样的岩石约占地球的15%地表。
当碳酸开始与某些硅酸盐矿物接触,它会触发被称为化学过程尤里的反应。这个反应从大气中吸收气态二氧化碳,并将其与水和钙或镁硅酸盐结合,产生两个碳酸氢盐离子。一旦二氧化碳被困在这些土壤的碳酸盐中,或者最终被冲刷到海洋中,它就不再使气候变暖。
当碳酸溶解钙和硅酸镁矿物质时,它们分解成溶解的化合物,其中一些含有碳。这些材料可以流入海洋,海洋生物用它们来建造贝壳。后来,贝壳被埋在海洋沉积物中。火山活动释放出一些碳回到大气中,但其中大部分在岩石中埋藏了数百万年。Gretashum /维基百科,CC冲锋队
当像喜马拉雅山这样富含硅酸盐的山脉将新鲜物质暴露到大气中时——例如,山体滑坡之后——或者当气候变得更热更潮湿时,Urey反应的速度会更快。最近的研究表明,人类可以大大加快这一过程,以帮助对抗现代全球变暖。
加速风化
风化的最大限制是硅酸盐矿物在任何给定时间暴露的数量。将火山硅酸盐岩石磨成细粉末可以增加反应的表面积。此外,添加这些岩石粉尘到土壤中会使土壤暴露在植物根系和土壤微生物面前。根系和微生物在分解土壤中的有机物时都会产生二氧化碳。反过来,这会增加碳酸的浓度,加速风化。
英国和美国科学家最近的一项研究表明,向中国、印度、美国和巴西的所有农田土壤中添加被碾碎的硅酸盐岩石,比如玄武岩,可能会引发风化,然后风化消失超过2十亿吨二氧化碳从每年向大气。为了进行比较,美国发射约53亿吨2018年的二氧化碳排放量。
农业用石块
增强风化作用的一个引人注目的方面是,在对土壤进行玄武岩改良的控制环境研究中,通过以下方法可以提高谷物的产量约20百分比。
随着玄武岩风化,它增加了能够提高产量和作物产量的重要植物养分。钙、钾和镁等矿物质营养物质创造了更健康的土壤。农民已经修订土壤与岩石矿物几百年来,所以这个概念是什么新鲜事。
在工作用地创新中心,我们正在进行也许在世界上真正的农场上最大的增强风化演示实验。我们正在与农民,农场主,政府,采矿业和美洲土著部落在加利福尼亚州的约50英亩的农田土壤改良试验的合作。我们正在测试的岩石粉尘从土壤中的温室气体排放,碳捕获,作物产量,植物和微生物健康的影响和堆肥修正。
我们的初步结果表明,添加玄武岩和钙硅石,硅酸钙矿物,增加的玉米产量12%在第一年内。有工作加州的温室气体排放交易计划而我们州的农业利益是多种多样的,我们希望建立一种途径,为农民和牧场主提供金钱激励,让他们能够增强土地上的岩石风化。我们的目标是为农民和牧场主创建一项协议,让他们从种植到土壤中的碳中赚钱,并帮助企业和工业实现他们的碳中和目标。
负排放为什么重要
下2015年巴黎气候协议在美国,各国承诺将全球变暖控制在比工业化前水平高出不超过2摄氏度的范围内。这将需要大幅削减温室气体排放。
也被称为负排放 - - 从空气拉动二氧化碳也是必要的,以避免最坏的气候变化的结果,因为大气中的二氧化碳有平均寿命超过100年。通过燃烧化石燃料或清理土地而释放到大气中的每一个二氧化碳分子都将在那里滞留几十年,并使地球表面变暖。
各国需要一系列的解决方案来创造负排放。利用现有的农业设备、全球采矿作业以及目前向全球输送肥料和种子的供应链,增强风化能力有望迅速扩大。通过解决土壤侵蚀和粮食安全以及气候变化问题,我相信岩石风化可以帮助人类逃离我们今天所处的困境。