El interior terrestre absorbe más carbono de lo pensado

Científicos de Cambridge y NTU Singapur han descubierto que las colisiones en cámara lenta de placas tectónicas arrastran más carbono al interior de la Tierra de lo que se pensaba anteriormente.

Descubrieron que el carbono atraído al interior de la Tierra en las zonas de subducción, donde las placas tectónicas chocan y se sumergen en el interior de la Tierra, tiende a permanecer bloqueado en la profundidad, en lugar de resurgir en forma de emisiones volcánicas.

Sus hallazgos, publicados en Nature Communications, sugieren que solo alrededor de un tercio del carbono reciclado debajo de las cadenas volcánicas regresa a la superficie a través del reciclaje, en contraste con las teorías anteriores de que lo que baja en su mayoría vuelve a subir.

Una de las soluciones para abordar el cambio climático es encontrar formas de reducir la cantidad de CO2 en la atmósfera terrestre. Al estudiar cómo se comporta el carbono en las profundidades de la Tierra, que alberga la mayor parte del carbono de nuestro planeta, los científicos pueden comprender mejor todo el ciclo de vida del carbono en la Tierra y cómo fluye entre la atmósfera, los océanos y la vida en la superficie.

Las partes mejor entendidas del ciclo del carbono se encuentran en la superficie de la Tierra o cerca de ella, pero las reservas profundas de carbono desempeñan un papel clave en el mantenimiento de la habitabilidad de nuestro planeta al regular los niveles de CO2 atmosférico.

"Actualmente tenemos un conocimiento relativamente bueno de los depósitos superficiales de carbono y los flujos entre ellos, pero sabemos mucho menos sobre los depósitos de carbono del interior de la Tierra, que ciclan el carbono durante millones de años", dijo el autor principal Stefan Farsang, quien realizó la investigación mientras estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge.

Hay varias formas de liberar carbono a la atmósfera (como CO2), pero solo hay una vía en la que puede regresar al interior de la Tierra: a través de la subducción de placas. Aquí, el carbono de la superficie, por ejemplo en forma de conchas marinas y microorganismos que han encerrado el CO2 atmosférico en sus conchas, se canaliza hacia el interior de la Tierra.

Los científicos habían pensado que gran parte de este carbono se devolvía a la atmósfera como CO2 a través de las emisiones de los volcanes. Pero el nuevo estudio revela que las reacciones químicas que tienen lugar en las rocas tragadas en las zonas de subducción atrapan el carbono y lo envían más profundamente al interior de la Tierra, impidiendo que parte de él regrese a la superficie de la Tierra.

El equipo llevó a cabo una serie de experimentos en la instalación europea de radiación de sincrotrón. "La ESRF tiene instalaciones líderes en el mundo y la experiencia que necesitábamos para obtener nuestros resultados", dijo en un comunicado el coautor Simon Redfern, decano de la Facultad de Ciencias de NTU Singapur. "La instalación puede medir concentraciones muy bajas de estos metales en las condiciones de alta presión y temperatura que nos interesan", agregó. Para reproducir las altas presiones y temperaturas de las zonas de subducción, utilizaron un "yunque de diamante" calentado, en el que se logran presiones extremas presionando dos pequeños yunques de diamante contra la muestra.

El trabajo respalda la creciente evidencia de que las rocas carbonatadas, que tienen la misma composición química que la tiza, se vuelven menos ricas en calcio y más ricas en magnesio cuando se canalizan más profundamente en el manto. Esta transformación química hace que el carbonato sea menos soluble, lo que significa que no se absorbe en los fluidos que abastecen a los volcanes. En cambio, la mayoría del carbonato se hunde más profundamente en el manto donde eventualmente puede convertirse en diamante.

"Todavía hay mucha investigación por hacer en este campo", dijo Farsang. "En el futuro, nuestro objetivo es refinar nuestras estimaciones mediante el estudio de la solubilidad de carbonatos en un rango de temperatura y presión más amplio y en varias composiciones de fluidos".

Los hallazgos también son importantes para comprender el papel de la formación de carbonatos en nuestro sistema climático de manera más general. "Nuestros resultados muestran que estos minerales son muy estables y ciertamente pueden retener el CO2 de la atmósfera en formas minerales sólidas que podrían resultar en emisiones negativas", dijo Redfern. El equipo ha estado investigando el uso de métodos similares para la captura de carbono, que mueve el CO2 atmosférico al almacenamiento en rocas y océanos.

"Estos resultados también nos ayudarán a comprender mejores formas de bloquear el carbono en la Tierra sólida, fuera de la atmósfera. Si podemos acelerar este proceso más rápido de lo que la naturaleza lo maneja, podría resultar una ruta para ayudar a resolver la crisis climática", dijo Redfern.