En los Apeninos centrales de Italia, investigadores dirigidos por Erica Erlanger y Niels Hovius del Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ y Aaron Bufe de la Universidad Ludwig-Maximilians-Universität München han investigado y equilibrado por primera vez todos estos procesos en una región. —utilizando, entre otros, análisis del CO₂ contenido en ríos y manantiales de montaña. Descubrieron que la erosión en esta región provoca una reducción general de CO₂ absorción.

Sin embargo, estos procesos cercanos a la superficie sólo determinan el CO₂ Equilibrio en zonas con corteza gruesa y fría. En el lado occidental de los Apeninos centrales, la corteza es más delgada y el flujo de calor es mayor. Allí, CO₂ La desgasificación desde las profundidades es hasta 50 veces mayor que la del CO₂. absorción a través de la intemperie.

Con todo, el panorama analizado es un CO₂ emisor. La estructura y dinámica de la corteza terrestre, por tanto, controlan la liberación de CO₂ aquí con más fuerza que la meteorización química. El estudio fue publicado hoy en la revista Nature Geoscience. .

El papel de las montañas en el CO₂ de la Tierra presupuesto

Además del CO₂ producido por el hombre emisiones, muchos procesos naturales, tanto biológicos como geológicos, también desempeñan un papel en el equilibrio de las emisiones globales de CO₂. presupuesto. Los paisajes montañosos modulan fuertemente el ciclo del carbono y es importante considerar adecuadamente la competencia del CO₂ emisiones y CO₂ absorción que se produce aquí en los modelos climáticos.

Por un lado, las rocas de la superficie de la Tierra se erosionan mediante procesos de disolución química:la erosión expone continuamente la roca, que, según el tipo de roca, se erosiona a diferentes velocidades y absorbe o libera CO₂. . Los minerales de silicato, por ejemplo, se unen al CO₂ y formar piedra caliza. A su vez, la erosión de los minerales que contienen carbonatos y sulfuros libera CO₂ .

Un equipo de investigación dirigido por Aaron Bufe y Niels Hovius ha investigado la competencia del CO₂ liberación y reducción debido a la erosión en un estudio adicional publicado en la revista Science a principios de marzo. phys.org/news/2024-03-geologis … -ranges-largest.html">Analizaron la influencia de la tasa de erosión en el CO₂ equilibrio tomando como ejemplo varias regiones montañosas de todo el mundo.

Sin embargo, la formación de montañas no sólo influye en las tasas de erosión y meteorización de la superficie de la Tierra. Cuando las placas tectónicas se deslizan unas sobre otras, el calentamiento de las rocas carbonatadas en la corteza y el manto puede provocar reacciones químicas asociadas con el CO₂ emisiones.

"Los estudios anteriores a menudo se han centrado en un solo proceso y han tratado la meteorización en la superficie y los procesos en profundidad por separado. Queríamos cambiar eso", dice Niels Hovius.

Investigaciones en los Apeninos:CO₂ desgasificación o almacenamiento:¿qué proceso domina?

La competencia entre los procesos cercanos a la superficie y los procesos profundos es ahora el foco de un nuevo estudio realizado por Erica Erlanger, científica postdoctoral en el GFZ y la Universidad de Lorraine (Francia), Aaron Bufe, profesor de Sedimentología en la LMU Munich y ex científico postdoctoral en el GFZ, y Niels Hovius, jefe de la Sección de Geomorfología del GFZ y profesor de la Universidad de Potsdam, junto con colegas de Francia, Italia, Estados Unidos y Suiza.

Los Apeninos centrales en Italia resultan ser una región especialmente adecuada para este estudio, como explica Erica Erlanger, primera autora del estudio:"Esta zona forma parte de una cadena montañosa activa con zonas muy próximas entre sí de corteza gruesa y fría y capas finas y corteza cálida, lo que nos permite investigar la influencia de la actividad del subsuelo. Las condiciones climáticas, así como la topografía y los tipos de rocas en la superficie son similares en toda el área, por lo que no debería haber grandes diferencias en la actividad de meteorización."

Muestreo y análisis de CO₂ contenido

En los Apeninos centrales occidentales, el espesor de la corteza es de unos 20 kilómetros y el flujo de calor supera los 100 milivatios por metro cuadrado, mientras que en el este la corteza tiene más de 40 kilómetros de espesor, con un flujo de calor de alrededor de 30 milivatios por metro cuadrado. metro.

Los investigadores tomaron un total de 104 muestras de agua en los sistemas del río Tevere occidental y del río Aterno-Pescara oriental, 49 de ellas en el verano de 2020 y 55 en el invierno de 2021, abarcando las estaciones más cálidas y secas y las más húmedas y frías para estimar el mínimo ( verano) y máximo (invierno) CO₂ flujos.

Las muestras de agua son adecuadas porque los ríos y manantiales transportan carbono, que se origina tanto en las profundidades como en las reacciones de erosión cerca de la superficie. El análisis químico de las muestras incluyó la determinación de la abundancia relativa de varios isótopos de carbono. Estos pueden proporcionar información sobre si el carbono proviene de una planta o de la atmósfera o si fue liberado de una roca subducida.

"A partir de ahí pudimos calcular las cantidades de CO₂ liberado por la erosión o por carbonatos en profundidad, y las cantidades de CO₂ unidos por silicatos degradados", explica Erlanger.

Para estimar un balance global de CO₂ presupuesto de los Apeninos, los investigadores también tuvieron en cuenta estimaciones de CO₂ inorgánico emisiones de chimeneas de gas conocidas en el lado occidental de los Apeninos, así como de CO₂ orgánico intercambio.

Apeninos centrales como CO neto₂ fuente, pero con una división de CO₂ saldo

El equipo de investigación descubrió que los procesos de meteorización en toda el área de estudio capturan predominantemente CO₂ y no lo sueltes. Sin embargo, es sorprendente que donde la corteza es delgada y el flujo de calor es alto, el CO₂ La liberación desde las profundidades supera al CO₂ relacionado con la intemperie. flujos en un factor de 10 a 50. En general, la región es, por lo tanto, un CO₂ fuente.

"Es importante destacar que las fluctuaciones de CO₂ Las liberaciones de rocas profundas son mucho mayores que las fluctuaciones en los flujos de meteorización química. Esto significa que la geodinámica regional en los Apeninos centrales influye más fuertemente en el ciclo del carbono al modular la liberación de CO₂ desde la profundidad y no mediante reacciones climáticas", resume Erica Erlanger.

"A partir de la evolución geológica de la zona, estimamos que el CO₂ La desgasificación de la corteza y el manto probablemente se ha producido durante los últimos 2 millones de años."

"Nuestras investigaciones contribuirán a una mejor comprensión del CO₂ real equilibrio de la atmósfera y, por lo tanto, a mejores modelos climáticos a largo plazo", afirma Aaron Bufe. "También ayudan a aclarar cómo nuestro planeta ha mantenido el estrecho rango de condiciones propicias para la vida al equilibrar el CO₂ desgasificación y CO₂ procesos de almacenamiento a lo largo de tiempos geológicos."

Niels Hovius dice:"Si queremos investigar el papel de las montañas en el ciclo del carbono de la Tierra en un sentido más general, incluso las cuestiones geológicas aparentemente simples requerirán un enfoque más holístico. De particular interés son los cinturones montañosos geológicamente jóvenes en los límites de las placas, donde el carbonato Es probable que las rocas predominen tanto cerca de la superficie como en la profundidad.

"La actual región mediterránea y otras cadenas montañosas comparativamente jóvenes, como el archipiélago indonesio, exhiben condiciones geológicas y tipos de rocas similares a los Apeninos centrales. Por lo tanto, la próxima gran pregunta que enfrentamos es si la desgasificación en áreas tectónicas activas podría ser un fenómeno global en espacio y tiempo."