Крейг Мэннинг, профессор геологии и геохимии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, и Питер Келемен, профессор геохимии Колумбийского университета, представляют новый анализ, который представляет собой важный шаг в улучшении нашего понимания глубокого углеродного цикла Земли.Мэннинг и Келемен изучали, как углерод, химическая основа всей известной жизни, ведет себя в различных тектонических условиях. Они оценили, среди прочего, сколько углерода добавляется в земную кору и сколько углерода выбрасывается в атмосферу. Новая модель объединяет измерения, прогнозы и расчеты.
Их исследования включают анализ существующих данных об образцах, взятых на объектах по всему миру, а также новых данных из Омана.«Углеродный бюджет» у поверхности Земли оказывает важное влияние на глобальное изменение климата и наши энергетические ресурсы, а также имеет важные последствия для происхождения и эволюции жизни, сказал Мэннинг.
Однако в недрах Земли хранится гораздо больше углерода. Поверхностный углерод, который так важен для нас, становится доступным в основном в результате вулканических процессов, происходящих глубоко в недрах планеты.
Сегодня углерод может вернуться в глубокие недра Земли только в результате субдукции — геологического процесса, при котором одна тектоническая плита перемещается под другую тектоническую плиту и погружается в мантию Земли. Предыдущие исследования показали, что примерно половина углерода, хранящегося в субдуцированной океанической мантии, коре и осадках, попадает в глубокую мантию.
Новый анализ Келемена и Мэннинга предполагает, что субдукция может почти не возвращать углерод в мантию и что «обмен между глубокими внутренними и поверхностными резервуарами находится в равновесии».Некоторое количество углерода должно пройти через зоны субдукции. Алмазы образуются в мантии как из углерода, который никогда не попадал на поверхность Земли, так и из углерода, который циклически перемещался из мантии на поверхность и обратно, известного как переработанный углерод.
Мэннинг и Келемен подтвердили свои выводы расчетами, основанными на характеристиках алмазов, которые образуются из углерода в мантии Земли.Глубокий углерод важен, потому что углерод на поверхности Земли, от которой мы зависим, «существует только с разрешения глубин Земли», — сказал Мэннинг, цитируя друга. Временами в истории Земли планета была теплее (например, в меловой период), и Северную Америку покрывали мелкие моря.
Новое исследование проливает свет на климат Земли в геологических временных масштабах.