Vulcões, colidindo e espalhando placas continentais e oceânicas, e outros fenômenos re-estudados com ferramentas inovadoras de alta tecnologia, fornecem novas percepções importantes para o funcionamento mais interno da Terra, cientistas dizem.

Preparando-se para resumir e comemorar o programa de 10 anos do Deep Carbon Observatory na National Academy of Sciences, Washington DC, 24 a 26 de outubro, A equipe Reservoirs and Fluxes da DCO, de 500 membros, destacou hoje várias descobertas importantes que vão desde o presente até bilhões de anos atrás; do núcleo da Terra à sua atmosfera, e em tamanho, de vulcões únicos aos cinco continentes.

Entre muitas descobertas abrangentes, delineado e resumido em uma série de artigos publicados na revista Elementos:

• Apenas dois décimos de 1% do carbono total da Terra - cerca de 43, 500 gigatoneladas (Gt) - está acima da superfície nos oceanos, em terra, e na atmosfera. O resto é subterrâneo, incluindo a crosta, manto e núcleo - uma estimativa de 1,85 bilhão de Gt ao todo
• CO ₂ exalado para a atmosfera e os oceanos hoje de vulcões e outras regiões magmaticamente ativas é estimado em 280 a 360 milhões de toneladas (0,28 a 0,36 Gt) por ano, incluindo aquele lançado nos oceanos das dorsais meso-oceânicas
• As emissões anuais de carbono da humanidade por meio da queima de combustíveis fósseis e florestas, etc, são 40 a 100 vezes maiores do que todas as emissões vulcânicas
• O ciclo profundo do carbono da Terra através do tempo profundo revela-se equilibrado, estabilidade de longo prazo do CO atmosférico ₂ , pontuado por grandes distúrbios, incluindo imenso, liberações catastróficas de magma que ocorreram pelo menos cinco vezes nos últimos 500 milhões de anos. Durante esses eventos, enormes volumes de carbono foram eliminados, levando a uma atmosfera mais quente, oceanos acidificados. e extinções em massa
• De forma similar, um impacto de meteoro gigante 66 milhões de anos atrás, o ataque do bólido de Chicxulub na península mexicana de Yucatán, lançado entre 425 e 1, 400 Gt de CO ₂ , aqueceu rapidamente o planeta e coincidiu com a massa (> 75%) extinção de plantas e animais - incluindo os dinossauros. Nos últimos 100 anos, as emissões de atividades antrópicas, como a queima de combustíveis fósseis, têm sido 40 a 100 vezes maiores do que as emissões geológicas de carbono do planeta
• Uma mudança na composição dos gases vulcânicos de dióxido de enxofre fedorento (semelhante a fósforos queimados) (SO2) para um gás mais rico em inodoro, CO incolor ₂ pode ser farejado por estações de monitoramento ou drones para prevenir uma erupção, às vezes horas, às vezes com meses de antecedência. Sistemas de alerta precoce de erupção com monitoramento em tempo real estão avançando para explorar o CO ₂ para descoberta da razão SO2, reconhecido pela primeira vez com certeza em 2014

Diz a cientista DCO Marie Edmonds, da Universidade de Cambridge, Reino Unido:"Carbono, a base de toda a vida e a fonte de energia vital para a humanidade, move-se através deste planeta de seu manto para a atmosfera. Para garantir um futuro sustentável, é de extrema importância que entendamos todo o ciclo do carbono da Terra. "

"A chave para desvendar o ciclo natural do carbono do planeta é quantificar quanto carbono existe e onde, quanto se move - o fluxo - e com que rapidez, dos reservatórios da Terra Profunda para a superfície e vice-versa. "

Adiciona o colega Tobias Fischer, da Universidade do Novo México, EUA:"O Deep Carbon Observatory avançou no entendimento do funcionamento interno da Terra. Seu corpo coletivo de mais de 1.500 publicações não apenas aumentou o que é conhecido, mas estabeleceu limites para o que é conhecível, e talvez incognoscível. "

"Enquanto comemoramos o progresso, sublinhamos que as profundezas da Terra continuam a ser uma fronteira científica altamente imprevisível; realmente apenas começamos a quebrar os limites atuais de nosso conhecimento. "

Quanto carbono a terra contém?

Os cientistas sabem há muito tempo que o carbono dentro da Terra existe como uma grande variedade de sólidos, fluidos, e gases. Alguns desses materiais envolvem combinações de carbono com oxigênio (por exemplo, dióxido de carbono), com ferro (por exemplo, carbonetos), com hidrogênio (por exemplo, querogênio, carvão, petróleo, e metano), e outros elementos (por exemplo, silício, enxofre, e nitrogênio), além de carbono elementar (por exemplo, grafite e diamante).

Os cientistas do Deep Carbon Observatory destacam que o conhecimento do carbono total no manto inferior e no núcleo ainda é especulativo e os números certamente evoluirão em precisão à medida que as pesquisas continuarem. Dito isto, especialistas (notavelmente Lee et al ., 2019) estimar os reservatórios de carbono na Terra da seguinte forma:

Pelos números:melhores estimativas atuais, carbono na terra

1,85 bilhões de gigatoneladas (1,85 x 1 bilhão x 1 bilhão de toneladas):Carbono total na Terra

Discriminação:

• 1, 845, 000, 000 (1,845 bilhão) Gt:carbono total abaixo da superfície
• 1, 500, 000, 000 (1,5 bilhão) Gt:Carbono no manto inferior:
• 315, 000, 000 (0,315 bilhões) Gt:Carbono nas litosferas continentais e oceânicas
• 30, 000, 000 (0,03 bilhões) Gt:Carbono no manto superior

• 43, 500 Gt:carbono total acima da superfície - nos oceanos, em terra, e na atmosfera (2/10 de 1% do carbono total da Terra)
• 37, 000 Gt:Carbono no oceano profundo (85,1% de todo o carbono acima da superfície)
• 3, 000 Gt:Carbono em sedimentos marinhos (6,9%)
• 2, 000 Gt:Carbono na biosfera terrestre (4,6%)
• 900 Gt de carbono na superfície do oceano (2%)
• 590 Gt:Carbono na atmosfera (1,4%)

Liberação de CO ₂ de vulcões

Desgaseificação total anual de CO da Terra ₂ via volcanoes and through other geological processes such as the heating of limestone in mountain belts is newly estimated by DCO experts at roughly 300 to 400 million metric tonnes (0.3 to 0.4 Gt).

Volcanoes and volcanic regions alone outgas an estimated 280-360 million tonnes (0.28 to 0.36 Gt) of CO ₂ por ano. This includes the CO ₂ contribution from active volcanic vents, from the diffuse, widespread release of CO ₂ through soils, falhas, panes, and fractures in volcanic regions, volcanic lakes, and from the mid-ocean ridge system.

In many world regions, tectonic outgassing (emissions from mountain belts and other plate boundaries), particularly in cool night temperatures, can cause dangerous levels of CO ₂ close to the ground—enough to suffocate livestock.

According to DCO researchers, with rare exceptions over millions of years the quantity of carbon released from Earth's mantle has been in relative balance with the quantity returned through the downward subduction of tectonic plates and other processes.

Carbon catastrophes

While the volume of carbon buried through subduction and what's released from volcanoes and tectonic fractures are normally in steady state, about four times over the past 500 million years this balance has been upended by the emergence of large volcanic events—1 million or more square kilometers (the area of Canada) of magma released within a timeframe of a few tens of thousands of years up to 1 million years.

These "large igneous provinces" degassed enormous volumes of carbon (estimated at up to 30, 000 Gt—equal to about 70% of the estimated 43, 500 Gt of carbon above surface today).

Carbon cycle imbalance can cause rapid global warming, changes to the silicate weathering rate, changes to the hydrologic cycle, and overall rapid habitat changes that can cause mass extinction as the Earth rebalances itself.

Similar carbon catastrophes have been caused by asteroids / meteors (bolides), such as the massive Chixculub impact in the Yucatan area of Central America 65 million years ago—an event to which extinction of the dinosaurs and most other plants and animals of the time has been attributed.

According to Australian researchers Balz Kamber and Joseph Petrus:"The Chicxulub event ... greatly disrupted the budget of climate-active gases in the atmosphere, leading to short-term abrupt cooling and medium-term strong warming."

"Assim, some large bolide impacts are comparable to those observed in the Anthropocene in terms of rapidly disrupting the C (carbon) cycle and potentially exceeding a critical size of perturbation."

Wiring up volcanoes

DCO experts estimate that about 400 of the 1500 volcanoes active since the last Ice Age 11, 700 years ago are venting CO ₂ hoje. Another 670 could be producing diffuse emissions, with 102 already documented. Destes, 22 ancient volcanoes that have not erupted since Pleistocene epoch (2.5 million years ago to the Ice Age) are outgassing. Thus all volcanoes, the young and very old, may be emitting CO ₂ .

Today's CO ₂ , sulphur dioxide and hydrogen sulphide emissions rates are now quantified for many of the world's most active volcanoes thanks in part to the development of miniature, durável, inexpensive instruments.

And several volcanoes have been wired up with permanent gas instrument monitoring stations to obtain real time data readings, improving monitoring by governments and universities in the U.S., Itália, Costa Rica, e em outros lugares. About 30 collaboratively operated gas-monitoring stations on volcanoes across five continents now exist, which continually monitor emissions.

Pioneered by scientists with DCO's DECADE (Deep Earth Carbon DEgassing) subgroup, the technologies and installations have helped revolutionize data collection within inaccessible or dangerous volcanic places. The data obtained are combined with readings from long-established ground and satellite systems.

Recent research has revealed the number of volcanoes thought to be out-gassing measurable amounts of CO ₂ hoje. Estimated at 150 in 2013, DECADE researchers confirm that more than 200 volcanic systems emitted measurable volumes of CO ₂ between the years 2005 and 2017. Of these, several super-regions of diffuse degassing have been documented (e.g., Yellowstone, NÓS., the East African Rift, África, and the Technong volcanic province in China, to name a few). Diffuse degassing is now recognized as a CO ₂ source comparable to active volcanic vents.

Among the DCO's legacies:a new database (http://www.magadb.net) to capture information on CO ₂ fluxes from volcanic and non-volcanic sources around the world.

Volcanic whispers:Changes in ratio of vented SO2 to CO ₂ can forewarn of eruptions

Research at a growing number of well-monitored volcanoes worldwide has provided important new insight about the timing of eruptions relative to the composition of volcanic outgassing.

Year-round monitoring at five volcanoes revealed that the level of carbon dioxide relative to sulfur dioxide in volcanic gases systematically changes in the hours to months before an eruption. Volcanoes where such patterns have been documented include Poas (Costa Rica), Etna and Stromboli (Italy), Villarica (Chile), and Masaya (Nicaragua).

Likewise the CO ₂ to SO2 ratio changed dramatically months to years prior to large eruptions at Kilauea (Hawaii) and Redoubt Volcano (Alaska), nos E.U.A., suggesting that monitoring gas composition, often in invisible plumes, offers a new eruption forecasting tool that, em alguns casos, precedes increases in volcano seismicity or ground deformation.