Förvitring av stenar som dessa basaltformationer i Idaho utlöser kemiska processer som tar bort koldioxid från luften. Matthew Dillon / Flickr, CC BY

Varför har jordens klimat varit så stabilt under geologisk tid? Svaret kan bara rocka dig.

Stenar, särskilt de typer som skapas av vulkanaktivitet, spelar en avgörande roll för att hålla jordens långsiktiga klimat stabilt och cykla koldioxid mellan land, hav och atmosfären.

Forskare har känt för årtionden att bergvittring - den kemiska nedbrytningen av mineraler i berg och jord - tar bort koldioxid från atmosfären och förvandlar den till stabila mineraler på planets yta och i havssediment. Men eftersom denna process pågår under miljontals år är den för svag för att kompensera modern global uppvärmning från mänskliga aktiviteter.

Sura regnskador på byggnader och monument, som den här sandstenstatyn i Dresden, Tyskland, är en form av kemisk väderbildning. Slick / Wikipedia

Nu är emellertid framväxande vetenskap - inklusive vid California Collaborative for Climate Change Solutions '(C4) Working Lands Innovation Center - visar att det är möjligt att påskynda bergvittringstakten. Förbättrad bergvittring kan både bromsa den globala uppvärmningen och förbättra markhälsan, vilket gör det möjligt att odla grödor mer effektivt och stärka livsmedelssäkerheten.

Bergkemi

Många processer väder stenar på jordens yta, påverkad av kemi, biologi, klimat och plåtektonik. Den dominerande formen av kemisk vittring uppstår när koldioxid kombineras med vatten i jorden och havet för att göra kolsyra.

Cirka 95% av jordskorpan och mantel - det tjocka lagret mellan jordskorpan och dess kärna - är gjord av silikatmineraler, som är föreningar av kisel och syre. Silikater är huvudingrediensen i de flesta vulkaniska bergarter som bildas när vulkaniskt material svalnar och hårdnar. Sådana stenar utgör cirka 15% av jordens land yta.

När kolsyra kommer i kontakt med vissa silikatmineraler utlöser det en kemisk process som kallas Urey-reaktion. Denna reaktion drar gasformig koldioxid från atmosfären och kombinerar den med vatten och kalcium eller magnesiumsilikater, vilket ger två bikarbonatjoner. När koldioxiden har fastnat i dessa jordkarbonater eller slutligen tvättas i havet värmer det inte längre klimatet.

När kolsyra löser upp kalcium- och magnesiumsilikatmineraler bryts de ner i upplösta föreningar, varav några innehåller kol. Dessa material kan flyta till havet, där marina organismer använder dem för att bygga skal. Senare är skalen begravda i havssediment. Vulkanaktivitet frigör en del kol till atmosfären, men mycket av det förblir nedgrävt i sten i miljontals år. Gretashum / Wikipedia, CC BY-SA

Urey-reaktionen går i högre takt när silikatrika berg som Himalaya utsätter färskt material för atmosfären - till exempel efter ett jordskred - eller när klimatet blir varmare och fuktigare. Ny forskning visar att människor kan påskynda processen väsentligt för att bekämpa modern global uppvärmning.

Accelererad vittring

Den största gränsen för vittring är mängden silikatmineraler som exponeras vid varje given tidpunkt. Slipning av vulkaniska silikatstenar till ett fint pulver ökar ytan som är tillgänglig för reaktioner. Genom att lägga till detta stenstoft i jorden utsätts det vidare för växtrötter och jordmikrober. Både rötter och mikrober producerar koldioxid när de bryter ner organiskt material i jorden. I sin tur ökar detta kolsyrakoncentrationer som påskyndar väderbildning.

En nyligen genomförd studie av brittiska och amerikanska forskare föreslår att tillsats av finkrossad silikatsten, såsom basalt, till all odlad mark i Kina, Indien, USA och Brasilien kan utlösa väderförädling som skulle ta bort mer än 2 miljarder ton koldioxid från atmosfären varje år. För jämförelse släppte USA ut cirka 5.3 miljarder ton koldioxid 2018.

Jordbruk med stenar

En övertygande aspekt av förbättrad vittring är att i kontrollerade miljöundersökningar med basaltförändringar av jord förbättras spannmålsavkastningen med ungefär 20%.

När basalt väder ut ökar det vitala växtnäringsämnen som kan öka produktionen och öka avkastningen. Minerala näringsämnen som kalcium, kalium och magnesium skapar hälsosammare jordar. Jordbrukare har varit ändra jord med bergmineraler i århundraden, så konceptet är inget nytt.

Spridning av kalk på ett fält i Devon, England för att förbättra markkvaliteten. Mark Robinson / Wikipedia, CC BY

Vid Working Lands Innovation Center, vi genomför kanske det största förbättrade förvitringsdemonstrationsexperimentet på riktiga gårdar i världen. Vi samarbetar med bönder, ranchägare, myndigheter, gruvindustrin och indianstammar i Kalifornien på cirka 50 tunnland jordbruksmarkändringsprov. Vi testar effekterna av stenstoft och kompoständringar på växthusgasutsläppen från marken, koldioxidavskiljning, grödor, växthus och mikrobiell hälsa.

Våra första resultat tyder på att tillsats av basalt och wollastonit, ett kalciumsilikatmineral, ökade majsavkastningen med 12% under det första året. Arbetar med Kaliforniens handelsprogram för växthusgasutsläpp och vår stats olika jordbruksintressen hoppas vi kunna skapa en väg som skulle erbjuda monetära incitament för jordbrukare och ranchägare som tillåter förbättrad bergvädring i sina länder. Vi strävar efter att skapa ett protokoll för jordbrukare och jordbrukare för att tjäna pengar på det kol som de odlar i jorden och hjälpa företag och industrin att uppnå sina koldioxidneutralitetsmål.

Varför negativa utsläpp spelar roll

Enligt 2015 Paris klimatavtalhar nationer lovat att begränsa den globala uppvärmningen till mindre än 2 grader Celsius över föreindustriella nivåer. Detta kommer att kräva massiva minskningar av växthusgasutsläppen.

Att ta koldioxid från luften - även känd som negativa utsläpp - är också nödvändigt för att undvika de värsta klimatförändringsresultaten, eftersom koldioxid i atmosfären har en genomsnittlig livslängd på mer än 100 år. Varje molekyl koldioxid som släpps ut i atmosfären genom förbränning av fossila bränslen eller markrensning kommer att finnas kvar i många årtionden och fånga värme och värma jordens yta.

{vembed Y=4IUQn9uL6W0} I en ännu snabbare version av förbättrad vittring pumpar forskare superkritisk koldioxid under jorden i basaltformationer, där den reagerar med mineraler för att bilda ny fast sten.

Nationer behöver en portfölj av lösningar för att skapa negativa utsläpp. Förbättrad vittring är redo för snabb uppskalning och utnyttjar den jordbruksutrustning som redan finns, global gruvdrift och försörjningskedjor som för närvarande levererar gödselmedel och utsäde över hela världen. Genom att ta itu med jorderosion och livsmedelssäkerhet tillsammans med klimatförändringarna tror jag att bergsvittring kan hjälpa människor att fly från den hårda platsen vi befinner oss i idag.

Om författaren

Benjamin Z. Houlton, professor i globala miljöstudier, kansler och direktör, John Muir Institute of the Environment, University of California, Davis

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning

av Paul Hawken och Tom Steyer
Mot bakgrund av utbredd rädsla och apati har en internationell koalition av forskare, yrkesverksamma och forskare kommit ihop för att erbjuda en rad realistiska och djärva lösningar på klimatförändringen. Ett hundra tekniker och metoder beskrivs här-några är välkända; något du kanske aldrig har hört talas om. De sträcker sig från ren energi för att utbilda flickor i låginkomstländer till markanvändningspraxis som drar kol ut ur luften. Lösningarna finns, är ekonomiskt lönsamma och samhällen runt om i världen håller för närvarande på att anta dem med skicklighet och beslutsamhet. Finns på Amazon

Utformning av klimatlösningar: En policyhandbok för lågkol Energi

av Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Med effekterna av klimatförändringar redan på oss är behovet av att minska de globala utsläppen av växthusgaser inget mindre än brådskande. Det är en skrämmande utmaning, men teknologierna och strategierna för att möta den finns idag. En liten uppsättning energipolicyer, utformade och genomförda väl, kan sätta oss på vägen till en koldioxidsnål framtid. Energisystem är stora och komplexa, så energipolitiken måste vara fokuserad och kostnadseffektiv. One-size-fits-all-tillvägagångssätt gör helt enkelt inte jobbet gjort. Politiska beslutsfattare behöver en tydlig och omfattande resurs som beskriver energipolitiken som kommer att ha störst inverkan på vår klimatframtid och beskriver hur man utformar dessa policyer väl. Finns på Amazon

Detta förändrar allt: Kapitalism vs. Klimat

av Naomi Klein
In Detta förändrar allt Naomi Klein hävdar att klimatförändringen inte bara är en annan fråga som ska lämnas snyggt mellan skatter och hälsovård. Det är ett larm som kräver att vi fixar ett ekonomiskt system som redan misslyckas på många sätt. Klein bygger noggrant fallet för hur massivt att minska våra utsläpp av växthusgaser är vår bästa chans att samtidigt minska ojämlikheterna i olikheterna, återinföra våra brutna demokratier och bygga om våra slagna lokala ekonomier. Hon avslöjar den ideologiska desperationen av klimatförändringsförnekarna, de geoengineers messianiska vansinne och den tragiska defeatismen av alltför många vanliga gröna initiativ. Och hon visar exakt varför marknaden inte har och kan inte fixa klimatkrisen, men kommer istället att göra saker värre, med alltmer extrema och ekologiskt skadliga utvinningsmetoder, tillsammans med katastrofal katastrofkapitalism. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.