研究揭示了地球如何循环化石碳

作为地球上生命的主要元素，碳不断地从生物体进入地壳并返回到大气中，但直到最近，量化这一过程几乎是不可能的。

为了帮助解开地球如何循环化石碳的谜团，莱斯大学的马克·托雷斯 和合作者研究了从秘鲁安第斯山脉延伸到亚马逊洪泛区的河流系统的化学成分。托雷斯与其他五个机构的合作者一起帮助证明，从山顶到洪泛区，碳分解率一直很高，因为曾经是史前海底的岩石中的碳通过侵蚀和风化释放到大气中。

根据 发表在《国家科学院院刊》上的一项研究，研究人员使用铼——一种银灰色的重过渡金属——作为碳的替代品。了解地球的自然、前人为碳循环可以为了解地球的历史及其对当前气候挑战的应对提供宝贵的见解。

托雷斯说：“这项研究的目的是量化地球自然向大气中释放二氧化碳的速度，并找出这个过程在不同地理位置是否有所不同。”

传统上，理解这一过程一直具有挑战性，因为它涉及复杂的化学反应，将岩石转化为二氧化碳等气体，因此难以量化。

“这项研究使用了罗伯特·希尔顿和马蒂厄·德林格首创的新开发技术 ，该技术依赖于化石有机物中含有的微量元素——铼，”托雷斯说。“当浮游生物亡并沉入海底时，碳会发生化学反应，从而添加铼。”

在很长一段时间内，地质过程会导致海底的岩石被推向地球表面，而山脉和岩石中锁定的古老碳会慢慢释放到大气中。当这种情况发生时，铼被留下，可以在水中测量。

与化石碳中的其他元素不同，例如氮或磷，这些元素被植物吸收或成为其他化学或生物过程的一部分，铼相对惰性，使其成为测量从碳中释放到大气中的碳量的良好工具。地壳。

“生物体并不关心它——它不是一种营养物质，”托雷斯说。“它只是被动地融入河流，我们可以在那里测量它。一个好的代理是只对你想要研究的过程做出反应的代理。

“你必须对铼作为一种元素及其化学和环境有很多了解，才能以这种方式解释它。在这些测量之前必须进行大量的解释工作，使我们能够说这种元素的唯一宿主是蒸发到大气中的化石碳。”

里奥马德雷德迪奥斯盆地是研究这个问题的理想地点，因为它提供了从最高山脉之一的高度到世界上体积最大河流的洪泛区的自然梯度。此外，该地点暴露的岩石类型是富含碳的页岩，托雷斯说这正是您在本例中想要研究的内容。

“我对这个工具感到非常兴奋，”托雷斯说。“莱斯大学的学生在我们的实验室中部署了同样的方法，所以现在我们可以进行这种测量并将其应用到其他站点。事实上，作为国家科学基金会资助的当前研究的一部分 ，我们正在南加州应用这项技术，以了解构造和气候如何影响化石碳的分解。”

通过掌握控制地球碳循环的缓慢过程，科学家可以建立更准确的气候模型，并致力于制定更有效的策略来减轻人为碳排放的影响。

托雷斯是莱斯大学地球、环境和行星科学助理教授。牛津大学沉积地质学教授希尔顿和萨瓦勃朗峰大学研究员德林格是这项研究的主要作者。

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