เราคิดว่าต้นไม้และดินเป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอน แต่มหาสมุทรของโลกกักเก็บคาร์บอนไว้เป็นจำนวนมากและมีประสิทธิภาพมากกว่าในการกักเก็บคาร์บอนอย่างถาวร ในงานวิจัย ใหม่ ที่ตีพิมพ์ในวันนี้ เราตรวจสอบอัตราการกำจัดคาร์บอนถาวรในระยะยาวโดยเปลือกหอยแพลงก์ตอนในมหาสมุทรใกล้นิวซีแลนด์
เราแสดงให้เห็นว่าเปลือกหอยได้ดูดซับคาร์บอนในปริมาณที่เท่ากันกับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในระดับภูมิภาค
และกระบวนการนี้ยิ่งสูงขึ้นในช่วงที่สภาพอากาศร้อนขึ้นในสมัยโบราณ
มนุษย์กำลังกำจัดคาร์บอนออกจากพื้นดินโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลที่สะสมไว้เมื่อหลายล้านปีก่อน แล้วปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศในรูปของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ อัตราการก่อตัวของเชื้อเพลิงฟอสซิลใหม่ในปัจจุบันนั้นต่ำมาก กลไกหลักทางธรณีวิทยา (ระยะยาว) ของการกักเก็บคาร์บอนในปัจจุบันคือการก่อตัวของเปลือกหอยที่กลายเป็นตะกอนบนพื้นมหาสมุทร
ทวีปซีแลนเดียส่วนใหญ่จมอยู่ใต้มหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตกเฉียงใต้ แต่รวมถึงเกาะนิวซีแลนด์และนิวแคลิโดเนีย การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลในทวีปนี้เพิ่มขึ้นถึง 45 ล้านตันต่อปี ซึ่งคิดเป็น 0.12% ของทั้งหมดทั่วโลก
งานของเราจัดทำเอกสารโครงการที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ International Ocean Discovery ( IODP ) Expedition 371เจาะเข้าไปในก้นทะเลของซีแลนเดียเพื่อตรวจสอบว่าทวีปก่อตัวอย่างไร และเพื่อวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมในสมัยโบราณที่บันทึกไว้ในตะกอน
ดึงคาร์บอนลงสู่พื้นมหาสมุทร
คาร์บอนอินทรีย์ในรูปของพืชที่ตายแล้ว สาหร่าย และสัตว์ส่วนใหญ่ถูกกินโดยสิ่งมีชีวิตอื่น โดยส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรีย ทั้งในมหาสมุทรและในดินป่า สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ในมหาสมุทรมีขนาดเล็กมาก (น้อยกว่า 1 มม.) จนมองไม่เห็น แต่เมื่อพวกมันตายและจมลง พวกมันจะส่งคาร์บอนไปยังมหาสมุทรลึก เปลือกของพวกมันสามารถทับถมกันที่ก้นทะเลเพื่อสร้างชอล์กและหินปูนจำนวนมาก
ตะกอนที่เราคว้านมีความหนาหลายร้อยเมตรและก่อตัวขึ้นในสภาพอากาศที่ร้อนขึ้นซึ่งอาจคล้ายกับหลายทศวรรษและหลายศตวรรษข้างหน้า เรารู้สภาพแวดล้อมในอดีตจากการวิเคราะห์ซากดึกดำบรรพ์
เปลือกหอยซึ่งทำมาจากแคลเซียมคาร์บอเนตจะกักเก็บคาร์บอนไว้
เป็นจำนวนมาก อัตราการสะสมของเปลือกหอยโดยเฉลี่ยในช่วงล้านปีที่ผ่านมาอยู่ที่ประมาณ 20 ตันต่อตารางกิโลเมตรต่อปี
พื้นที่ทั้งหมดของทวีปซีแลนเดียมีประมาณ 6 ล้านตารางกิโลเมตร ดังนั้นอัตราเฉลี่ยของการจัดเก็บแคลเซียมคาร์บอเนตจึงอยู่ที่ประมาณ 120 ล้านตันต่อปี ซึ่งเทียบเท่ากับ 53 ล้านตันของคาร์บอนไดออกไซด์ต่อปี
ซึ่งใกล้เคียงกับการปล่อยก๊าซจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลในทวีปทุกวันนี้ โดยคำนวณผิดพลาด อย่างไรก็ตาม พื้นที่ขนาดใหญ่กว่าซีแลนเดียกำลังสะสมเปลือกหอยขนาดเล็ก
โดยธรรมชาติโลกจะขับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากน้ำพุแร่และภูเขาไฟ เนื่องจากหินถูกทำให้สุกที่ระดับความลึก สิ่งนี้ไม่น่าจะได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ โลกกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เมื่อหินมีการเปลี่ยนแปลงที่พื้นผิวและเมื่อเปลือกหอยสะสมตัวอยู่ที่ก้นทะเล กลไกทั้งสองนี้อาจได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ชีวมณฑลและมหาสมุทรยังมีสต็อกคาร์บอนจำนวนมากซึ่งแน่นอนว่าจะมีการเปลี่ยนแปลง เป็นระบบที่ซับซ้อนและนักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามที่จะเข้าใจว่ามันจะตอบสนองต่อกิจกรรมของมนุษย์อย่างไร
ส่วนต่าง ๆ ของระบบคาร์บอนจะตอบสนองในรูปแบบต่าง ๆ และในอัตราที่แตกต่างกัน งานของเราให้เบาะแสเกี่ยวกับสิ่งที่อาจเกิดขึ้นในมหาสมุทร
การ์ตูนนี้แสดงให้เห็นว่าคาร์บอนเคลื่อนที่ผ่านระบบโลกอย่างไร
การ์ตูนนี้แสดงให้เห็นว่าคาร์บอนเคลื่อนที่ผ่านระบบโลกอย่างไร รูเพิร์ต ซัทเทอร์แลนด์ , CC BY-ND
เมื่อประมาณ 4-8 ล้านปีก่อน ภูมิอากาศอบอุ่นขึ้น ระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ใกล้เคียงหรือสูงกว่าปัจจุบัน และมหาสมุทรมีสภาพเป็นกรดมากขึ้น อย่างไรก็ตาม เราพบว่าอัตราการสะสมของเปลือกหอยโดยเฉลี่ยบนซีแลนเดียนั้นมากกว่าสองเท่าของช่วงล้านปีที่ผ่านมา
นี่เป็นรูปแบบที่เห็นได้จากที่อื่นทั่วโลก ภูมิอากาศที่อุ่นขึ้นในช่วงเวลานี้ทำให้มหาสมุทรผลิตเปลือกหอยมากขึ้น แต่ข้อมูลเหล่านี้เป็นอัตราการสะสมโดยเฉลี่ยในช่วงเวลาหลายล้านปี
กลไกที่มหาสมุทรโบราณที่อุ่นขึ้นเหล่านี้ผลิตเปลือกหอยได้มากขึ้นยังคงเป็นหัวข้อของการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่ (รวมถึงของเราด้วย)
แม่น้ำและลมส่งสารอาหารไปยังมหาสมุทร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงที่มีสภาพอากาศรุนแรง และการเปลี่ยนแปลงอาจเกิดขึ้นได้ในช่วงเวลาสั้นๆ ในอีกรูปแบบหนึ่งแบบจำลองภูมิอากาศแบบบูรณาการอย่างสมบูรณ์แสดงให้เห็นว่าการปรับโครงสร้างขนาดใหญ่ของกระแสน้ำในมหาสมุทรเพื่อเพิ่มปริมาณสารอาหารจากน้ำลึกอาจใช้เวลาหลายศตวรรษหรือแม้แต่พันปี
งานของเราเน้นย้ำและกำหนดปริมาณบทบาทที่สำคัญของมหาสมุทร โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งมีชีวิตระดับจุลภาคที่อยู่ภายในนั้น จะมีบทบาทในการคืนความสมดุลให้กับโลกของเราในที่สุด อัตราที่แพลงก์ตอนตายดึงคาร์บอนลงสู่มหาสมุทรลึกและเปลือกหอยเล็กๆ เก็บไว้ที่ก้นทะเลอย่างถาวรเป็นสัดส่วนที่มีนัยสำคัญของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากมนุษย์และมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นในอนาคต
