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同步加速器研究揭示了地球最大碳汇的秘密

2021-08-30 09:33          同步加速器X射线

澳大利亚同步加速器。图片来源:澳大利亚同步加速器

一组科学家发现了微观溶解缝,可溶解古代深海石灰岩中约 10% 的碳,世界上大部分碳都储存在那里。

由 QUT 地球与大气科学学院的 Christoph Schrank 博士、QUT 中央分析研究机构的 Michael Jones 博士和澳大利亚核科学与技术组织 (ANSTO) 同步加速器科学家 Cameron Kewish 博士领导的研究小组在自然杂志通讯地球与环境上发表了他们的研究结果。

Schrank博士说,在过去的 1.8 亿年里,深海石灰岩一直是地球上最大的碳汇,因为它们捕获了地球上的大部分碳。

“然而,它们对长期碳循环的贡献很难量化,”他说。

“测量深海石灰岩中捕获的碳量是了解长期碳循环的基础--碳在大气、海洋、生物圈和地球本身的岩骨之间经过数千到数百万年的交换。"

“科学家们试图解开碳循环,以了解气候变化等重要过程。为此,我们需要估计石灰石可以真正捕获多少碳。”

Schrank 博士说,他们使用高分辨率化学和结构图确定这些微溶解接缝是超薄层,大量碳酸钙沿着这些层溶解掉了。

“虽然单个微溶解接缝比人的头发细得多,但它们的间距非常密集——两条接缝之间的平均距离约为一根头发的宽度,”施兰克博士说。

“我们将这些几何信息和质量平衡估计结合在一起,得出在我们的研究中,微溶解接缝溶解了石灰石总碳的 10%。”

“已发表的石灰石溶解数学模型和地质证据表明,这种溶解过程发生在沉积物下方 10 厘米至 10 米内,历时 50 至 5000 年。”

溶解碳的去向尚不确定。Schrank博士说,他们研究的石灰岩形成于北岛东海岸附近一个构造极其活跃的地区。

“在过去的 2500 万年里,甚至今天,这个地区经常被地震震动,众所周知,地震会激起海底的沉积物。”

“我们建议,当海底受到地震或水下山体滑坡的干扰时,溶解的碳可以返回海洋。”

来自 QUT、ANSTO、昆士兰大学、新南威尔士大学和拉筹伯大学的研究小组使用 ANSTO 澳大利亚同步加速器的极其强大的 X 射线发现了微接缝。

“在过去十年中,ANSTO、QUT 和拉筹伯大学的团队在澳大利亚同步加速器开发了尖端的 X 射线显微镜技术,以探测小至数十纳米的材料的化学成分和结构,”Kewish 博士说。

“同步加速器产生的光比太阳亮一百万多倍,而 X 射线显微镜使我们能够看到以前不可见的特征。”

Jones 博士说,“将这些新技术应用于新西兰北岛东海岸有 5500 万年历史的石灰岩部分,使我们第一次看到石灰岩层包含数千个微小的其他显微技术几乎看不到微溶解接缝。”

Jones 博士说,该团队计划用高分辨率同步加速器技术检查世界各地的其他石灰岩沉积物,以更好地了解微溶解如何促进沉积物与海洋之间的碳交换。


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