As montanhas liberam a mesma quantidade de carbono a cada ano que os vulcões - cerca de 100 megatons - e ainda assim sabemos muito pouco sobre o processo. Compreender essas emissões pode nos dizer mais sobre seus efeitos no clima, no passado e no futuro.

A mudança das placas tectônicas sob a superfície da Terra cria vulcões, que irrompe em uma profusão de gases e rocha derretida. Mas quando as placas mudam lentamente com o tempo, eles também dão origem a montanhas - e trazem à tona matéria emissora de carbono que foi enterrada sob a superfície por milênios.

À medida que os humanos bombeiam quantidades sem precedentes de dióxido de carbono na atmosfera, pesquisadores estão tentando entender como funciona o ciclo natural do carbono, e como será afetado não apenas pelo aumento de carbono na atmosfera, mas o aumento das temperaturas e a mudança nos padrões climáticos da mudança climática global.

Por milhões de anos, o carbono ficou preso na rocha das montanhas. Parte dele já esteve nas conchas de minúsculos organismos no fundo do mar ou em árvores mortas enterradas sob o peso do solo que se cimentou na rocha com o tempo. Mas à medida que as placas tectônicas da Terra mudam ao longo dos milênios, placas de rocha que antes ficavam no fundo do oceano se amassaram, se dobraram ou foram erguidos para as alturas das montanhas.

"Quando essas rochas são expostas perto da superfície, o oxigênio no ar e na água pode reagir com a matéria orgânica nessas rochas e liberar o carbono como dióxido de carbono, "explicou o professor Robert Hilton, um geólogo da Universidade de Durham, REINO UNIDO. "É como a respiração da Terra, este consumo de matéria orgânica e uma liberação lenta. "

A vida como a conhecemos depende do carbono, e seu movimento entre a terra, oceanos e a atmosfera são chamados de 'ciclo do carbono'.

O Prof. Hilton lidera um projeto chamado ROC-CO ₂ que visa quantificar a contribuição do carbono orgânico na rocha da montanha para este ciclo natural do carbono.

Em modelos anteriores, acreditava-se que as montanhas prendiam o carbono da atmosfera. O ácido carbônico e a água corroem minerais e rochas, e o carbono eventualmente flui para o oceano através dos rios. Mas a liberação de carbono orgânico por meio da erosão pode reduzir a quantidade de carbono que supomos estar sendo removido da atmosfera. Essas contribuições - e saber como elas se alteram à medida que o planeta fica mais quente - são importantes para entender em que mundo estaremos vivendo daqui a um século.

Ciclo

Existem inúmeras lacunas em nossa compreensão do ciclo do carbono, principalmente sobre os processos que ocorrem na terra em oposição aos oceanos, de acordo com a professora Susan Trumbore, diretor do Instituto Max Planck de Biogeoquímica na Alemanha. "Com a mudança climática, mudanças na quantidade de dióxido de carbono (disponível), mudanças nos próprios ecossistemas pela mudança da fauna, novas doenças, e novas espécies, a capacidade de prever o futuro é mais pobre. Fundamentalmente, não entendemos esses processos, " ela disse.

Durante seu doutorado, O Prof. Hilton reconheceu o papel da erosão da montanha como uma dessas lacunas. "Fiquei surpreso ao ver que alguns desses aspectos são tão mal compreendidos, " ele disse.

Embora as emissões de carbono relacionadas com o homem e seus efeitos sejam o principal foco da pesquisa climática, são responsáveis ​​por cerca de 9, 400 megatons de carbono, quase 100 vezes mais do que montanhas ou vulcões - contribuições menores também são peças importantes do quebra-cabeça e ocorrem em escalas de tempo mais longas. Seus efeitos são sentidos ao longo dos séculos e são parte integrante do nosso clima. Emissões antropogênicas de carbono, por outro lado, ocorrem em uma escala de tempo muito curta, causando uma taxa de mudança sem precedentes nos sistemas naturais.

"Precisamos entender como (intemperismo da montanha) operou no passado, "disse o Prof. Hilton. É importante, ele diz, porque o ciclo do carbono está intimamente ligado ao clima da Terra, que por sua vez definiu a estrutura para a evolução vegetal e animal.

E com montanhas e erosão, 'a superfície da terra está sendo renovada o tempo todo pelo material que se move nas encostas, trazendo novas rochas em contato com a atmosfera e a água. "

Professora Sophie Opfergelt, um geólogo da UC Louvain, na Bélgica, que investiga o intemperismo químico de rochas, descreve montanhas e intemperismo como um grande reator.

"Montanhas são formas de trazer materiais para o reator. Quando há elevação de uma montanha ou erosão, você expõe mais minerais e superfície ao intemperismo, Ela também cobre alguns desses materiais e impede que o material entre no reator.

Fluxo

Por meio do ROC-CO ₂ , O Prof. Hilton e colegas estão desenvolvendo técnicas para medir a taxa de emissões de carbono, ou fluxo, das montanhas.

Uma técnica, que eles descrevem em um artigo recente, mede as emissões de carbono da montanha diretamente perfurando um buraco de 40 cm de profundidade na rocha, e erguer uma câmara hermética sobre ele para medir a quantidade de carbono sendo liberado.

"Existe carbono na atmosfera ao nosso redor, e você não quer medir isso, "Prof. Hilton disse." Quando expiramos, expiramos muito carbono e temos certeza de que não queremos medir isso. Quando as plantas expiram, eles liberam dióxido de carbono e não estamos interessados ​​nisso também. "

O Prof. Hilton e seus colegas evitam a contaminação cobrindo a rocha com a câmara hermética e esvaziando-a repetidamente dos gases que coletam para análise. Mais tarde, no laboratório, eles têm que provar que os gases não vieram de outras fontes.

Todo o carbono moderno contém carbono-14, uma forma instável de carbono que se decompõe com o tempo. O carbono antigo das rochas não contém mais nenhum desse carbono radioativo porque ele já se decompôs. "Isso é crítico porque, caso contrário, as pessoas poderiam apenas dizer que você está medindo o carbono de uma planta e de suas raízes (dentro da rocha), "disse o Prof. Hilton.

Outro método é caçar os restos dessas reações de intemperismo e usá-los para estimar o fluxo. "A ideia aqui é que quando você quebra essas rochas, você libera outras coisas que você pode rastrear. Então, por exemplo, podemos medir a água de um riacho ou rio e dizer algo sobre as reações (químicas) que acontecem rio acima, "Prof. Hilton disse.

Em um artigo de 2017, Os autores, incluindo o Prof. Hilton, mediu a quantidade de partículas de carbono orgânico nos sedimentos suspensos do rio Kosñipata, no Peru, ao longo de um ano. Eles descobriram que havia uma grande discrepância entre a erosão estimada nas montanhas dos Andes e o que realmente acabou no rio a jusante. Isso levanta questões sobre o orçamento real de carbono da bacia do rio Amazonas, considerado um dos maiores sumidouros de carbono do planeta.

Investigando

O Prof. Hilton está atualmente investigando os fluxos de carbono em locais ao redor do mundo, do Canadá à França e da Suíça à Nova Zelândia.

"Reconhecemos que não podemos medir o fluxo em todos os lugares, "Disse o prof. Hilton. As escalas são 'muito gigantescas', mas ter uma variedade de locais significa que eles podem tentar caracterizar o fluxo para diferentes ambientes.

"Uma das razões para fazer isso é quantificar os fluxos globais, mas a coisa mais importante a dizer é por que esse fluxo mudaria, o que o controla, e como ele responde a coisas como mudanças de temperatura. "

O Prof. Hilton espera, em última análise, descrever como o fluxo mudou ao longo dos séculos ou mesmo milênios. "A aspiração é ser capaz de dizer às pessoas mais sobre por que esse processo muda com o tempo - no distante, passado geológico ou mesmo (prever o que acontecerá) no próximo século. "

Pesquisadores, incluindo o Prof. Hilton, mostraram que o clima e um aumento ou diminuição da chuva e do escoamento de água afetam a rapidez com que ocorre a erosão. O objetivo agora é entender se o aumento da erosão poderia desenterrar ainda mais carbono que está preso na rocha há milênios, e acelerar ainda mais as mudanças climáticas.

Esta é uma pergunta que o Prof. Hilton também espera responder.

"Como esse processo (fluxo) pode mudar para impactar o ciclo natural do carbono?" ele perguntou. "(Isso) afeta o tempo de vida das emissões de dióxido de carbono na atmosfera."