岩石は二酸化炭素を貯蔵するだけでなく放出することもできるかもしれない

岩石の風化という自然のプロセスは、世界中の火山と同じくらいの量の二酸化炭素 ( _CO2 ) を大気中に放出している可能性がある。10 月 4 日にNature誌に掲載された研究によると、自然の風化は温室効果ガスの大きな排出源にもなり得るという。温室効果ガスのこの自然な発生源を理解することは、気候変動のシナリオをモデル化する上で重要な意味を持つ可能性がある。

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気候変動と戦うために、余分な炭素を岩石に貯蔵するというアイデアは、激しく議論されている。岩石は、いくつかのシナリオでは炭素の吸収源として機能する可能性があるが（アイスランドのある企業が空気中の二酸化炭素を吸収して岩石に貯蔵するという予備的な成功を収めている）、それはまだ炭素問題の特効薬ではない。

地球の岩石には、何百万年も前に生きていた動物や植物の残骸から生じた大量の炭素が含まれています。地質学的炭素循環は、地球の気温の調節にも役立ちます。化学的風化（雨水中の化学物質が岩石のミネラルを変化させる）の際には、雨水中の弱酸によって特定のミネラルが攻撃されると、岩石は二酸化炭素を吸収することができます。化学的風化は、世界中の火山から継続的に放出される二酸化炭素に対抗するのに役立つ可能性があり、地球の自然な炭素循環の一部です。

この新しい研究では、岩石から大気中に二酸化炭素が放出されるという追加の自然プロセスを測定しました。新たに分析されたプロセスは、太古の海底で形成された岩石が地球の表面に押し上げられるときに発生します。この種のイベントは、山が形成されるときに発生します。このイベントにより、岩石内の長いあいだ死んだ生物の残骸からの有機炭素が空気と水中の酸素にさらされます。その後、炭素は酸素と反応して二酸化炭素を放出します。したがって、風化岩石は炭素の吸収源として機能するのではなく、二酸化炭素の発生源になる可能性があります。

岩石中の有機炭素の風化を研究するために、研究チームはレニウムと呼ばれる追跡元素を使用しました。レニウムは、岩石中の有機炭素が酸素と反応すると水中に放出されます。

研究チームはまず、水面近くの岩石にどれだけの有機炭素が含まれているかを調べ、次に侵食によって岩石が最も急速に露出している場所を突き止めた。

「その後の課題は、不確実性を考慮しながら、これらの世界地図を河川データとどのように組み合わせるかでした。私たちはすべてのデータをオックスフォードのスーパーコンピューターに入力し、物理的、化学的、水文学的プロセスの複雑な相互作用をシミュレーションしました」と、研究の共著者でオックスフォード大学の地質学者ジェシー・ゾンダーヴァンは声明で述べた。「この広大な惑星のジグソーパズルを組み立てることで、これらの岩石が風化し、古代の炭素を空気中に放出する際に排出される二酸化炭素の総量を最終的に推定することができました。」

次に研究者らは、ケイ酸塩物質の自然な岩石風化によってどれだけの二酸化炭素が吸収されるかを比較し、風化が二酸化炭素の発生源となっている多くの広大な地域を特定した。これらの二酸化炭素放出のホットスポットには、東ヒマラヤ、ロッキー山脈、アンデス山脈など、隆起率の高い山岳地帯が含まれる。岩石有機炭素の風化による世界の二酸化炭素放出率は年間68メガトンであることが判明した。これは、2022年に米国で異常気象時に建物の冷暖房時に排出される二酸化炭素の量よりわずかに多い。

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「これは、化石燃料の燃焼による現代の人類の_{二酸化炭素}排出量の約100分の1だが、世界中の火山から放出される_{二酸化炭素}量と同程度であり、地球の自然な炭素循環において重要な役割を果たしていることを意味する」と、研究の共著者でオックスフォード大学の地球化学者ロバート・ヒルトン氏は声明で述べた。

著者らは、これらの現象は地球の過去において変動した可能性があり、おそらくは山岳地帯の形成期に岩石が地表に流入して地球の気候に影響を及ぼすほどの二酸化炭素が放出された可能性があると警告している。

研究チームは現在、人間が引き起こした気候変動や浸食によって炭素の自然な漏出が増加する可能性があるため、この二酸化炭素の自然放出が今後1世紀にわたってどのように増加する可能性があるかを調査している。

「岩石の風化による二酸化炭素の放出は、現代の人間による排出量に比べればわずかだが、こうした自然のフラックスに対する理解が深まれば、炭素予算をより正確に予測できるようになるだろう」とゾンダーヴァン氏は語った。