Varpa nýju ljósi á náttúrulega bindingu kolefnis í jarðlögum á flekamótum

Alþjóðlegur hópur vísindamanna hefur varpað nýju ljósi á þá ferla sem liggja að baki bindingu kolefnis í jarðlögum á flekamótum og staðfest í fyrsta sinn að örverur leiki þar hlutverk. Frá þessu er greint í grein nýjasta hefti hins virta vísindatímarits Nature sem var að koma út. Meðal höfunda greinarinnar er Sæmundur Ari Halldórsson, fræðimaður við Jarðvísindastofnun Háskólans.

Kolefni gegnir gríðarlega mikilvægu hlutverki fyrir líf á jörðinni og ferðast milli andrúmslofts, lífvera, jarðvegs, úthafanna og bergs í svokallaðri kolefnishringrás. Kolefni kemur einnig við sögu í helstu vá samtímans því með bindingu við súrefni myndar kolefni koltvíoxíð (CO2) sem er sú gróðurhúsalofttegund sem er talin eiga mestan þátt í hlýnun loftslags.

Kolefni kemur jafnframt við sögu á flekamótum jarðskorpunnar þar sem tveir flekar þrýstast saman. Í tilvikum þar sem úthafsfleki og meginlandsfleki mætast rennur sá fyrrnefndi undir þann síðarnefnda og það myndast svokallað sökkbelti. Um leið flyst efni frá yfirborðinu niður í möttul jarðar, þar á meðal kolefni. Þaðan getur það svo borist aftur upp á yfirborðið, t.d. í eldgosum, en eldvirkni einkennir gjarnan sökkbelti.

Rannsóknarhópurinn, sem samanstóð af 37 vísindamönnum frá sex löndum, beindi sjónum sínum að bindingu kolefnis á flekamótum við svokallaðan meginlandsframboga úti fyrir ströndum Kosta Ríku. Heitir hverir í þessu Mið-Ameríkuríki hafa að geyma vatn með djúpættuðum kolefnissameindum og með því að greina samsætuhlutfall kolefnis og vensl þess við önnur reikulefni í vatninu sýndu vísindamennirnir fram á að stærstur hluti þess kolefnis sem upphaflega er að mestu bundið í úthafsskorpunni losnar við meginlandsframboga Kosta Ríku og binst jarðskorpunni í formi kalsíts (tært afbrigði kalsíts er betur þekkt sem silfurberg). 

Örverur binda hluta af kolefninu í lífmassa
Vísindahópnum tókst jafnframt að sýna fram á að örverur nálægt yfirborðinu á flekamótum taka þátt í að binda hluta af kolefninu í lífmassa. Þetta er í fyrsta sinn sem tekist hefur að staðfesta að lífverur komi í jafnríkum mæli að bindingu hreins kolefnis á flekamótum þótt áður hafi verið bent á möguleika þeirra að binda koltvíoxíð.

Sambærilegir ferlar eru einmitt að verki uppi á Hellisheiði þar sem alþjóðlegur hópur vísindamanna vinnur að því að draga úr koltvíoxíði í andrúmslofti með því að dæla því í jörðu niður í CarbFix-verkefninu svonefnda. Koltvíoxíðinu, uppleystu í vatni, er dælt niður í borholur og hafa rannsóknir þar sýnt að kolefnið binst basaltbergi og myndar steindir á innan við tveimur árum. 

Rannsóknin í Nature varpar skýrara ljósi á þá ferla sem eru að verki í bindingu kolefnis á jörðinni og gerir vísindamönnum kleift að draga upp betri mynd af því hvernig kolefnisforði jarðarinnar geti þróast á löngum tíma.

„Einna athyglisverðast við þessar niðurstöður er það umtalsverða magn kolefnis sem virðist bindast meginlandsframboga Kosta Ríka. Okkur hefur sárlega vantað hágæðagögn eins og þessi til að leggja mat á það magn kolefnis sem verður mögulega eftir í framboganum. Einnig er með ólíkindum að lífverur eigi svo mikinn hlut að máli og geti bundið jafnmikið kolefni í lífmassa í jarðskorpunni og raun ber vitni. Aðeins með aðkomu þess þverfaglega teymis, sem stóð að rannsókninni, reyndist mögulegt að skorða og magngreina bindingu kolefnis í þessari náttúrulegu tilraunastofu jafnvel og raunin varð í þessari rannsókn,“ segir Sæmundur Ari Halldórsson, fræðimaður og einn aðstandenda rannsóknarinnar.

Sæmundur og samstarfsfólk hans hyggst nú beina sjónum að sams konar flekamótum annars staðar á jörðinni til þess að kanna hvort sömu ferlar séu þar að verki. Þeir áætla að ef svo reynist vera megi geri ráð fyrir að 19 prósentum minna kolefni berist inn í möttul jarðar en áður hefur verið áætlað. „Leiði frekari gagnaöflun frá sökkbeltum annars staðar á jörðinni, t.d. frá frambogum úti fyrir ströndum Indónesíu, það sama í ljós er líklegt að endurskoða þurfi hugmyndir okkar um kolefnisbúskap möttuls jarðar. Verði það raunin er ljóst að kolefni á í mesta basli með að komast aftur niður í möttulinn og að kolefnisforðinn þar endurnýjast frekar takmarkaðað,“ segir Sæmundur enn fremur.