地球的地质恒温器：依赖温度的硅酸盐风化如何帮助驾驭地球气候

根据一项新的研究，岩石中的矿物被化学分解或风化的过程对控制地球气候起着至关重要的作用；如果温度降低、矿物供应受限且降雨量低，该过程清除二氧化碳（CO₂）的量就会减少。这些发现不仅对全球范围内的尚未透彻理解的风化作用提供了至关重要的见解，而且可能有助于理解利用风化作用缓解人为气候变化的努力。数十亿年来，地球的温度变化很小，这使得液态水得以持续存在，生命得以繁衍。人们认为，通过在火山脱气（会产生二氧化碳）与岩石中特定矿物分解时的风化（可去除地球大气中的二氧化碳）之间的平衡，地球的温度能以这种方式得以稳定。然而，许多因素会影响风化速率，特别是硅酸盐风化的全球温度敏感性仍然难以量化；尽管实验室测量可能看似决定硅酸盐风化如何随温度呈指数变化的黄金标准，但事实并非如此。通过将实验室中的风化与地球的风化进行区隔，Susan Brantley和同事在此对在几个不同空间尺度和地质背景下的硅酸盐风化速率的温度依赖性进行了评估。在实地观察和实验室的实验中，Brantley等人均发现了硅酸盐的风化确实会随着温度而增加。然而，研究结果表明，不同的地貌-规模条件和动态物理过程可以限制或增加硅酸盐的风化速率。例如，在物理侵蚀较低或水通量稀少的地方，风化的温度敏感性可减弱，甚或不存在。Robert Hilton在一篇相关的《视角》中写道：“不幸的是，天然硅酸盐风化过程太慢，因而无法帮助清除每年因人类活动而释出的非常过量的二氧化碳。然而，通过研磨硅酸盐矿物并将其极大规模地应用于农业地区来刻意增加硅酸盐的风化速度或可为帮助达到净零提供一种方法。”