اكتشف العلماء أن الاصطدامات البطيئة للصفائح التكتونية تسحب المزيد من الكربون إلى باطن الأرض أكثر مما كان يُعتقد سابقا.

ووجد الفريق من جامعة كامبريدج وجامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة أن الكربون المسحوب إلى باطن الأرض في مناطق الاندساس، حيث تصطدم الصفائح التكتونية وتغوص في باطن الأرض، يميل إلى البقاء بعيدا عن العمق، بدلا من الظهور في شكل انبعاثات بركانية.

وتشير النتائج التي توصلوا إليها، والتي نُشرت في Nature Communications، إلى أن حوالي ثلث الكربون المعاد تدويره تحت السلاسل البركانية يعود إلى السطح عبر إعادة التدوير، على عكس النظريات السابقة التي تقول إن ما ينخفض في الغالب يعود إلى السطح.

ويعد أحد الحلول لمعالجة تغير المناخ هو إيجاد طرق لتقليل كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض.

ومن خلال دراسة سلوك الكربون في أعماق الأرض، والذي يضم غالبية الكربون الموجود على كوكبنا، يمكّن العلماء من فهم دورة حياة الكربون بالكامل على الأرض بشكل أفضل، وكيف يتدفق بين الغلاف الجوي والمحيطات والحياة على السطح.

وتقع أفضل أجزاء دورة الكربون المفهومة على سطح الأرض أو بالقرب منه، لكن مخازن الكربون العميقة تلعب دورا رئيسيا في الحفاظ على قابلية كوكبنا للسكن من خلال تنظيم مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وفقا للمؤلف الرئيسي للدراسة، ستيفان فارسانغ، طالب الدكتوراه في قسم علوم الأرض في كامبريدج.

وهناك عدد من الطرق لإطلاق الكربون مرة أخرى إلى الغلاف الجوي (مثل ثاني أكسيد الكربون) ولكن لا يوجد سوى مسار واحد يمكن أن يعود فيه إلى باطن الأرض: عن طريق اندساس الصفيحة. وهنا، يتم توجيه الكربون السطحي، على سبيل المثال في شكل صدف البحر والكائنات الدقيقة التي تحبس ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي في أصدافها، إلى باطن الأرض.

ويعتقد العلماء أن الكثير من هذا الكربون عاد بعد ذلك إلى الغلاف الجوي على شكل ثاني أكسيد الكربون من خلال الانبعاثات الصادرة عن البراكين. لكن الدراسة الجديدة تكشف أن التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الصخور، التي تُبتلع في مناطق الاندساس تحبس الكربون وترسله إلى عمق أكبر في باطن الأرض، ما يمنع بعضه من العودة إلى سطح الأرض.

وأجرى الفريق سلسلة من التجارب في المرفق الأوروبي للإشعاع السنكروتروني (ESRF)، وقال المؤلف المشارك سيمون ريدفيرن، عميد كلية العلوم في جامعة نانيانغ التكنولوجية بسنغافورة: "يمتلك المرفق الأوروبي للإشعاع السنكروتروني مرافق رائدة عالميا والخبرة التي نحتاجها للحصول على نتائجنا. ويمكن للمنشأة قياس تركيزات منخفضة جدا من هذه المعادن في ظروف الضغط العالي ودرجة الحرارة التي تهمنا".

ويدعم العمل الأدلة المتزايدة على أن صخور الكربونات، التي لها نفس التركيب الكيميائي مثل الطباشير، تصبح أقل غنى بالكالسيوم وأكثر غنى بالمغنيسيوم عند توجيهها أعمق في الوشاح. وهذا التحول الكيميائي يجعل الكربونات أقل قابلية للذوبان، بمعنى أنها لا تنجذب إلى السوائل التي تزود البراكين. وبدلا من ذلك، تغوص غالبية الكربونات في عمق الوشاح وربما تصبح في النهاية ماسا.

وقال فرسانغ: "لا يزال هناك الكثير من البحث الذي يتعين القيام به في هذا المجال. وفي المستقبل، نهدف إلى تحسين تقديراتنا من خلال دراسة قابلية ذوبان الكربونات في درجة حرارة أوسع، ونطاق ضغط وفي العديد من تركيبات السوائل".

والنتائج مهمة أيضا لفهم دور تكوين الكربونات في نظامنا المناخي بشكل عام. وقال ريدفيرن: "تظهر نتائجنا أن هذه المعادن مستقرة للغاية ويمكنها بالتأكيد حجز ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي إلى أشكال معدنية صلبة يمكن أن تؤدي إلى انبعاثات سلبية".

وكان الفريق يبحث في استخدام طرق مماثلة لالتقاط الكربون، والتي تنقل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى التخزين في الصخور والمحيطات.