Мантия Земли способна удерживать в себе больше углерода, чем считалось ранее

В результате процесса глобальной субдукции – погружения в мантию одних литосферных плит земной коры под другие, углерод переносится в мантию Земли. Это один из важнейших факторов, определяющих содержание этого элемента на поверхности. Новое исследование, опубликованное в Nature Communications объясняет, почему в атмосферу возвращается меньше углерода, чем предсказывали некоторые модели.

Прежде чем атмосферный углерод сможет достичь мантии, он должен отложиться на морском дне, обычно в виде органических останков. В этом виде углерод может удерживаться тысячи или даже миллионы лет, но, до тех пор, пока субдукция не увлечет его в мантию, всегда есть процессы, которые могут вернуть его в циркуляцию.

Часть углерода, погруженного в мантию, в конечном итоге возвращается в атмосферу через вулканы — в некоторых редких случаях достаточно резко, чтобы  вызвать массовое вымирание. Ранее геологи считали, что большая часть углерода в конечном итоге вернется на поверхность Земли именно таким образом. Но авторы статьи в Nature Communications утверждают, что от одной до двух третей углерода, попавшего в мантию, остаются заблокированными в ней в долгосрочной перспективе.

Каждый год в мантию выбрасывается около 78 миллионов тонн углерода, что совсем немного по сравнению с миллиардами тонн, которые люди выбрасывают в атмосферу. Но, накапливаясь год за годом, это количество становится достаточным, чтобы оказывать заметное влияние на наш мир.

В настоящее время мы относительно хорошо разбираемся в поверхностных резервуарах углерода и потоках между ними, но гораздо меньше знаем о внутренних запасах углерода Земли, которые удерживаются в связанном состоянии в течение миллионов лет. Авторы попытались восполнить этот пробел в знаниях, исследуя химические реакции, которые происходят, когда углерод попадает под воздействие тепла и давления в мантии.

Большая часть попадающего в мантию углерода заключена в карбонатных породах, которые имеют тот же химический состав, что и мел. Но, начав имитировать условия мантии в лаборатории, исследователи обнаружили, что при повышении давления кальций замещается магнием. В условиях мантии MgCO₃ по крайней мере в сто раз менее растворим, чем CaCO₃, что препятствует его абсорбции в жидкости, которые, в конечном итоге, извергаются из вулканов. Вместо этого молекулы карбоната магния все глубже погружаются в мантию, потенциально превращаясь в алмазы.

Тем не менее, авторы признают, что условия в мантии могут быть разными. В будущих исследованиях будет проверено поведение углерода в более широком диапазоне температур и давлений.

Путешествие к центру Земли: внутри ядра обнаружили еще одну структуру

По материалам ILFScience и Science Alert

Читайте также:

Современные континенты возникли в ходе «разбухания» Земли

Внутри Земли геофизики обнаружили раскаленные «континенты»