研究发现火山弧是地球长期气候的一个“安全阀” 稳定了地表温度

地球表面岩石的化学成分的改变分解被称为化学风化。它是至关重要的，因为风化的产物（像钙和镁这样的元素）通过河流被冲到海洋，在那里形成锁住二氧化碳的矿物质。这种反馈机制在地质时期调节着大气中的二氧化碳水平，并反过来调节全球气候。

研究主要作者、南安普顿大学地球科学副教授、图灵研究所研究员Tom Gernon博士说：“在这方面，地球表面的风化作用是一个地质恒温器。但事实证明，由于地球系统的复杂性，基本的控制措施很难确定。”

澳大利亚国立大学海洋和气候变化教授、该研究的共同作者Eelco Rohling解释说：“许多地球过程是相互联系的，而且在过程和它们的影响之间有一些重大的时间滞后。因此，了解地球系统反应中特定过程的相对影响一直是一个棘手的问题。”

为了了解这种复杂性，研究小组构建了一个新的“地球网络”，其中包括机器学习算法和板块构造重建。这使他们能够确定地球系统内的主要相互作用，以及它们如何随时间演变。

研究小组发现，大陆火山弧是过去4亿年来风化强度的最重要驱动力。今天，火山弧由一系列火山组成，例如南美洲的安第斯山脉和美国的喀斯特山脉。这些火山是地球上最高和侵蚀最快的一些特征。由于火山岩是破碎的和化学反应性的，它们被迅速风化并冲入海洋。

南安普顿大学地球化学教授、该研究的共同作者Martin Palmer说：“这是一个平衡的行为。一方面，这些火山排放了大量的二氧化碳，增加了大气中的二氧化碳水平。另一方面，这些火山也通过快速的风化反应帮助清除这些碳。”

该研究对一个长期持有的概念表示怀疑，即地球在数千万到数亿年内的气候稳定性反映了海底和大陆内部风化的平衡。“陆地和海底之间的这种地质‘拉锯战’作为地球表面风化的主要驱动力的想法没有得到数据的支持，”Gernon博士说。

“不幸的是，这些结果并不意味着大自然将把我们从气候变化中拯救出来，”Gernon博士强调说。“今天，大气中的二氧化碳水平比过去300万年中的任何时候都要高，而人类驱动的排放约为火山二氧化碳排放的150倍。在过去很长时间里似乎拯救了地球的火山弧根本没有达到帮助抵消今天的二氧化碳排放所需的规模。”

但是该团队的发现仍然为社会如何管理当前的气候危机提供了关键的见解。人工加强岩石风化--岩石被粉碎并散布在土地上以加快化学反应速度--可以在安全地从大气中清除二氧化碳方面发挥关键作用。该团队的研究结果表明，通过使用钙碱性火山材料（那些含有钙、钾和钠的材料），如在火山弧环境中发现的那些材料，可以最佳地部署这种计划。

“这绝不是解决气候危机的灵丹妙药--我们迫切需要按照IPCC的减排途径减少二氧化碳的排放。”Gernon博士总结说：“我们对长期风化反馈的评估可能有助于设计和评估大规模强化风化计划，这只是应对全球气候变化所需的步骤之一。”