剑桥大学 湄公河凯恩瀑布
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剑桥大学的一项新研究称，地球表面岩石的风化可能会比先前估计的减少大气中的温室气体
发表在《PNAS》杂志上的发现表明，地球通过岩石风化从大气中去除二氧化碳(CO2)的自然机制实际上可能比科学家们想象的要弱——这就对几百万年来岩石在减缓变暖方面的确切作用提出了质疑
这项研究还表明，可能有一个以前未知的汇从大气中吸收二氧化碳，并在长时间内影响气候变化，研究人员现在希望找到这个汇
风化是大气中的二氧化碳分解岩石，然后被困在沉积物中的过程
它是地球碳循环的主要部分，在陆地、海洋和空气之间穿梭，影响全球温度
“风化就像一个行星恒温器——这就是地球适合居住的原因
科学家们一直认为这就是为什么我们没有像金星那样失控的温室效应，”剑桥大学地球科学系的主要作者埃德·蒂珀说
通过将二氧化碳封存在沉积物中，风化作用在很长一段时间内将其从大气中移除，从而减少温室效应并降低全球温度
该小组的新计算表明，在全球范围内，风化通量被高估了28%，对山区河流的影响最大，那里的岩石分解更快
他们还报告说，地球上三个最大的河流系统，包括发源于青藏高原的黄河和萨尔温江以及北美的育空河，并不像人们想象的那样在很长时间内吸收二氧化碳
几十年来，青藏高原一直被认为是碳的长期汇和气候的中介
世界海洋中大约25%的沉积物来自高原
“研究碳循环最好的地方之一是河流，它们是大陆的动脉
蒂珀说:“河流是固体地球和海洋之间的纽带——将风化的沉积物从陆地运送到海洋，在那里它们的碳被锁在岩石里。”
“几十年来，科学家们一直在测量河水的化学成分，以估计风化速度，”合著者维多利亚·奥尔科克说，“溶解的钠是最常测量的风化产物之一——但我们已经表明，事情没那么简单，事实上钠经常来自其他地方
" 当硅酸盐矿物——地球上大多数岩石的基本组成部分——溶解在碳酸——大气中的二氧化碳和雨水的混合物——中时，钠就会释放出来
然而，研究小组发现并非所有的钠都来自这一风化过程
“我们在全球的河水中发现了一种额外的钠来源，”合著者艾米丽·史蒂文森说
“额外的钠并不是像其他研究假设的那样来自风化的硅酸盐岩石，而是事实上来自非常古老的粘土，这些粘土正在河流流域被侵蚀
" 蒂珀和他的研究小组研究了地球上八个最大的河流系统，这项任务包括16个野外季节和数千次实验室分析，以寻找额外钠的来源
他们在一种由粘土和水组成的粘稠凝胶中找到了答案，这种凝胶被称为阳离子交换池，由浑浊的河流沉积物携带
交换池是一个阳离子的活性蜂巢——带正电荷的离子，如钠——与粘土颗粒结合微弱
阳离子可以很容易地从凝胶中交换出其他元素，比如河水中的钙，这个过程只需要几个小时
尽管自20世纪50年代以来，人们就在土壤中发现了钠离子交换池，但它在向河流提供钠离子方面所起的作用却被大大忽视了
“交换池中粘土的化学和同位素组成告诉我们它们是由什么组成的，它们来自哪里，”合著者阿拉斯代尔·奈特说
“我们知道这些河流携带的许多粘土来自古代沉积物，我们认为河流中的一些钠一定来自这些粘土
" 粘土最初是由几百万年前的大陆侵蚀形成的
在他们的下游旅程中，他们从周围的水中收集阳离子——他们的交换池在到达海洋时吸收钠
今天，在从海底被抬升之后，这些古老的粘土——连同它们的钠——现在正被现代河流侵蚀
这种古老的钠，可以从交换池中的粘土转换成河水，以前被误认为是现代风化的溶解残留物
史蒂文森说:“只生成一个数据点需要在实验室做大量的工作，我们还必须做大量的数学运算。”
“这就像把一块蛋糕拆开，用法医方法分离出沉积物中的关键成分，留下交换池和粘土
人们使用同样的方法已经很长时间了——而且它们很有效——但是我们已经能够找到一种额外的成分来提供钠，我们需要解释这一点
" 蒂珀说:“多亏了许多合作者和学生多年来的辛勤工作，我们的样品才有机会在全球范围内掌握这一复杂的化学过程。”
科学家们现在还不清楚随着地质时间的推移，还有什么东西在吸收地球的二氧化碳
没有特定的候选人——但是一个有争议的可能性是生命正在从大气中移除碳
另一个理论是，海底或火山弧上的硅酸盐溶解可能很重要
蒂珀说:“人们花了几十年时间在大陆上寻找风化物——所以也许我们现在需要开始扩展我们寻找的地方。”
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