火山可能是我们对抗碳排放的强力盟友

除了遍布全球海底的火山带外，全球还有大约 1,500 座潜在活火山，其中许多位于太平洋“火环”中，这是一条沿太平洋的活火山和地震带。它们的存在引发了许多传说和起源故事，例如纳布克雷武火山喷发的真实故事。

事实证明，火山也提供了重要的气候机制。南安普顿大学的研究人员发现，火山既排放又去除大气中的二氧化碳 (CO2)，这有助于在数百万年内稳定地球表面温度。该研究结果最近发表在《自然地球科学》上。

科学家们与渥太华大学、利兹大学、澳大利亚国立大学 (ANU) 和悉尼大学的同事们一起开展了这项研究。他们研究了过去 4 亿年中地球固体、海洋和大气过程的综合影响，即不同的过程（包括海洋如何帮助捕获大气中的部分二氧化碳）与其他自然发生的过程之间的联系。

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“这是一种平衡行为。一方面，这些火山喷出大量二氧化碳，导致大气中二氧化碳含量增加。另一方面，这些火山也通过快速风化反应帮助去除了这些碳，”论文合著者、南安普顿大学地球化学教授马丁·帕尔默在新闻稿中说道。

研究人员共同利用机器学习算法和板块构造重建创建了一个“地球网络”。该网络帮助他们解释了地球系统（包括火山系统）中的不同相互作用如何随着时间的推移而发生变化，并影响了地球大气中的二氧化碳。

他们深入研究的一个过程是化学风化释放钙、镁、钾或钠离子。这些元素形成矿物质，锁住大气中的二氧化碳，在地质时期调节全球气候。火山岩破碎且具有化学反应性，可以迅速风化并最终进入海洋，帮助捕获二氧化碳。

这些新发现使人们对长期以来认为海洋是风化和自然碳捕获的最大驱动因素的观点产生了一些怀疑。主要作者、南安普顿大学地球科学副教授汤姆·格农 (Tom Gernon) 称火山是“地质恒温器”，有助于调节地球的二氧化碳水平。当被问及火山是否可以用来缓解当前的气候危机时，格农指出，二氧化碳排放量处于创纪录的高水平。

“传统上，人们认为全球风化是由大陆内部和海洋（海底）之间的某种相互作用驱动的。这通常被认为是 [风化] 的主要驱动因素……我们表明，实际上，这可能并非如此，”Gernon 说。

这意味着火山在风化过程中也可能发挥重要作用。但火山能解决我们创纪录的高碳排放和快速变化的气候问题吗？Gernon 说，这比看起来要棘手。

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“火山本身肯定不是解决方案，”格农说。“如果我们可以设计该系统，并尝试部署某些岩石成分作为增强风化工具来吸收二氧化碳，这可能会发挥一定作用……[但火山岩]不是解决气候危机的灵丹妙药。它只是 IPCC 建议的不同缓解措施所需的众多解决方案的一部分。”

他希望机器学习工具和收集到的数据能够为未来涉及火山岩的潜在解决方案提供依据。据《华盛顿邮报》报道，2020 年的一项研究表明，使用破碎的岩石实际上可以从大气中吸收一些二氧化碳，在农田上撒播尘石可以“去除欧洲目前产生的温室气体的一半左右”。这种方法之所以有效，是因为岩石尘埃中的碳酸盐物质在接触水时会溶解。二氧化碳被吸收形成碳酸氢根离子，然后被冲入海洋，变成储存碳的碳酸盐矿物。

“我的同事正在研究增强风化矿物碳化——使用研磨矿物进行实验，以确定哪种成分和粒度分布最适合[风化]，”他说。“需要进行这些实验来证明这种方法的适用性或有效性。”