Erosion von Gebirgen als Quelle für Kohlenstoffdioxid

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Eine neue Studie des Woods Hole Oceanographic Institution hat ergeben, dass der Prozess der Gebirgsabnutzung eine Quelle für neues Kohlendioxidgas sein kann, da es viel schneller in die Atmosphäre zurückleitet, als es in neu exponiertes Gestein absorbiert wird. Die Forscher führten Feldforschungen in einer der am meisten erosionsgefährdeten Bergketten der Welt durch – das Taiwanisches Zentralgebirge.

Wissenschaftler wissen seit langem, dass steile Gebirgszüge Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre abziehen können. Durch die Erosion wird neues Gestein freigesetzt, wodurch neue chemische Reaktion starten und Mineralien an Berghängen mit CO2 in der Luft reagieren und als Produkt Karbonatminerale entstehen.

Eine Studie, die von Forschern der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) geleitet wurde, hat diese Idee jedoch auf den Kopf gestellt. In einer am 12. April 2018 in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Studie kündigten die Wissenschaftler an, dass der Erosionsprozess auch eine Quelle für neues CO2-Gas sein kann und viel schneller wieder in die Atmosphäre freigesetzt werden kann als in neu exponiertes Gestein gebunden wird.

“Dies widerspricht einer lang gehegten Hypothese, dass mehr Berge mehr Erosion und Verwitterung bedeuten, was eine zusätzliche Reduktion von CO2 bedeutet. Es erweist sich, dass es viel komplizierter ist”, sagt Jordon Hemingway, Postdoktorand an der Harvard University und Hauptautor auf dem Papier.

Die Quelle dieses zusätzlichen CO2 ist nicht vollständig geologisch. Stattdessen ist es das Nebenprodukt von winzigen Mikroben in Bergböden, die alte Quellen von organischen Kohlenstoffs, die im Gestein eingeschlossen sind. Während die Mikroben diese Mineralien verstoffwechseln, speien sie Kohlendioxid aus.

Eine der am meisten erosionsgefährdete Gebirgsketten der Welt durch – das Taiwanisches Zentralgebirge ©Robert Hilton, Durham University

Die Forscher kamen zu dieser Erkenntnis, nachdem sie eine der erosionsgefährdeten Bergketten der Welt – die zentrale Region Taiwans – studiert hatten. Diese steile Seite wird jedes Jahr von mehr als drei großen Taifunen erschüttert, von denen jeder durch starke Regenfälle und Winde den Boden mechanisch erodiert.

 

Hemingway und seine Kollegen untersuchten Proben von Boden, Grundgestein und Flusssedimenten aus dem zentralen Bereich und suchten nach Anzeichen von organischem Kohlenstoff im Gestein. Was sie dort fanden, überraschte sie.

“Am unteren Ende des Bodenprofils haben Sie im Grunde genommen unverwittertes Gestein. Sobald Sie auf den eigentlichen Boden treffen, sehen Sie eine Schicht, die locker, aber noch nicht vollständig abgebaut ist. An dieser Stelle scheint der organische Kohlenstoff im Grundgestein ganz „zu verschwinden “, bemerkt Hemingway. An diesem Punkt im Boden bemerkte das Team auch einen Anstieg der Lipide, von denen bekannt ist, dass sie von Bakterien stammen, fügt er hinzu.

“Wir wissen noch nicht genau, welche Bakterien das tun – das würde Genomik, Metagenomik und andere mikrobiologische Werkzeuge erfordern, die wir in dieser Studie nicht verwendet haben. Aber das ist der nächste Schritt für diese Forschung”, sagt WHOI Marine Geochemiker Valier Galy, leitender Autor und Hemingways Berater im MIT / WHOI Joint Programme.

Die Gruppe stellt schnell fest, dass die Gesamtmenge an CO2, die von diesen Mikroben freigesetzt wird, nicht stark genug ist, um unmittelbare Auswirkungen auf den Klimawandel zu haben – stattdessen finden diese Prozesse auf geologischen Zeitskalen statt. Die Forschung des WHOI-Teams könnte dazu beitragen, besser zu verstehen, wie Berg-basierte (oder “lithosphärische”) Kohlenstoffkreisläufe funktionieren, was dazu beitragen könnte, Hinweise darauf zu geben, wie CO2 seit der Entstehung der Erde reguliert wurde.

“Wenn man rückwärts schaut, interessiert es uns am meisten, wie es diesen Prozessen gelang, den CO2-Gehalt in der Atmosphäre über Millionen von Jahren mehr oder weniger stabil zu halten. Dadurch konnte die Erde das Klima und die Bedingungen haben, die sie hatte, um Entwicklung komplexer Lebensformen hervorzubringen “, sagt Hemingway. “Während unserer gesamten Erdgeschichte hat CO2 mit der Zeit geschwankt, ist aber in dieser stabilen Zone geblieben. Dies ist nur eine Aktualisierung des Mechanismus der geologischen Prozesse, die dies ermöglicht”, fügt er hinzu.

Artikel:

Woods Hole Oceanographic Institution; Mountain erosion may add CO2 to the atmosphere; Arpil 12, 2018

 

 

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