2023-02-03 ペンシルベニア州立大学(PennState)
Researchers in the woods investigating rates of weathering in Pennsylvania. Credit: Penn State / Penn State. Creative Commons
◆風化には多くの要因があるので、風化が温度変化にどのように反応するかについて、実験室での実験結果だけを使って世界的な推定をするのは困難だったと、科学者達は言っています。
◆研究チームは、地球上の主要な岩石種の風化をよりよく理解するために、世界中の45の土壌サイトと多くの流域から採取した実験室測定と土壌分析を組み合わせ、それらの結果を用いて、風化が気温にどのように反応するかの地球規模の推定を行ったのです。
◆風化は、地球の大気中の二酸化炭素のバランスを取る行為の一部を表しています。火山は地球の歴史を通じて大量の二酸化炭素を放出しましたが、地球を高温の家に変えるのではなく、温室効果ガスは風化によってゆっくりと除去されます。
◆大気中の二酸化炭素は雨によって弱酸性となり、地上に降り注ぎ、地表の珪酸塩岩を摩耗させる。副産物は小川や川によって海に運ばれ、炭素は最終的に堆積岩の中に閉じ込められる、と科学者たちは述べている。
◆科学者達は、実験室での温度感度の測定値が、土壌や河川からの推定値よりも低いことを、科学誌サイエンスに報告しました。研究室と現場での観測結果を用いて、彼らは風化の地球規模での温度依存性を推定するために、その結果を拡大した。
◆このモデルは、風化が将来の気候変動にどのように対応するかを理解する上で、また、風化を促進して大気中の二酸化炭素をより多く吸収させようとする人工的な試み（炭素貯留など）を評価する上で役立つと考えられる。
＜関連情報＞
- https://www.psu.edu/news/research/story/study-reveals-new-clues-about-how-earths-thermostat-controls-climate/
- https://www.science.org/doi/10.1126/science.add2922
温度に依存するケイ酸塩風化作用は、地球の地質学的サーモスタットとしてどのように作用しているか How temperature-dependent silicate weathering acts as Earth’s geological thermostat
S. L. Brantley,Andrew Shaughnessy,Marina I. Lebedeva,Victor N. Balashov
Science Published:26 Jan 2023
DOI:https://doi.org/10.1126/science.add2922
A global rate for weathering
Chemical weathering is an important way that carbon dioxide is regulated over geological time scales. However, many factors go into the rate of weathering, making scaling from laboratory to global estimates challenging. Brantley et al. assessed weathering rates across several different length scales to understand the rate-limiting factors for major rock types on Earth (see the Perspective by Hilton). The authors used this information to upscale globally to get an estimate of the temperature dependence of chemical weathering. The resulting model will be helpful in understanding the weathering response to climate change in attempts to increase weathering in the future. —BG
Abstract
Earth’s climate may be stabilized over millennia by solubilization of atmospheric carbon dioxide (CO2) as minerals weather, but the temperature sensitivity of this thermostat is poorly understood. We discovered that the temperature dependence of weathering expressed as an activation energy increases from laboratory to watershed as transport, clay precipitation, disaggregation, and fracturing increasingly couple to dissolution. A simple upscaling to the global system indicates that the temperature dependence decreases to ~22 kilojoules per mole because (i) the lack of runoff limits weathering and retains base metal cations on half the land surface and (ii) other landscapes are regolith-shielded and show little weathering response to temperature. By comparing weathering from laboratory to globe, we reconcile some aspects of kinetic and thermodynamic controls on CO2 drawdown by natural or enhanced weathering.
