人類會不會因火山噴發而毀滅？離火山遠的人是不是沒事兒？

為了解地球氣候在地質時期的演化，未來將如何演變，科學家需要了解地球的碳循環。

在最近發表在科學雜誌上的一篇文章中，研究人員為這個循環提供了新的見解：那些長期被埋藏的、以有機碳形式存在的碳含量的計算方法。

圖源Jiri Stoklaska

火山氣體的碳同位素特徵可以表明，它們是來自於有機碳、石灰岩、構成地殼的構造板塊或是地幔深處。當科學家們估算以有機碳的形式被深埋的碳量時，他們通常認為向海洋和大氣長期碳排放的量是不變的。

現在，劍橋大學的火山學家Marie Edmonds和他的同事們發現，火山並不總是產生含有碳同位素的二氧化碳。

「相反，在現代，隱沒帶火山多由重碳同位素組成，」Edmonds說，他指的是那些地殼板塊擠壓形成的火山。「最重的碳是從覆蓋層和隱沒帶中的回收碳。」

這一分析表明，長期的氣候變化與隱沒帶有關，而隱沒帶可以在大陸弧和島弧類型之間擺動。前者，鑒於它們與儲存在大陸的古老碳的相互作用，更有可能產生較多的二氧化碳。

據萊斯大學的地球化學家李泰說，這一分析還將氣候變化與大陸碳的積累聯繫起來，而這些碳本身與生命密切相關。「人們開始想知道生命的進化、地質構造和氣候是如何相互關聯的。」

其中一個關鍵的聯繫是通過地殼的岩漿從地殼中吸收二氧化碳，這是一個重要的火山碳來源。

許多海洋生物外殼和骨骼是二氧化碳和礦物質形成的。「在地質時期，這些貝殼和骨骼在大陸架上形成，」卡內基科學研究所的氣候科學家Ken Caldeira解釋說。「海底充當傳送帶，將這些外殼和骨骼拖進隱沒帶，使它們暴露在高溫高壓條件下。在那裡，熱量和壓力釋放了二氧化碳，從火山中湧出，進入大氣。」

Edmonds和他的同事們關注的在隱沒帶中形成的電弧火山，這些是在隱沒帶中形成的。他們不僅依賴碳的測量，還依賴氦的測量，這是由於鈾和釷的放射性衰變而產生的。

火山氣體中氦同位素的比例表明了火山氣體岩漿和地殼成分的比例。這些數據使研究小組能夠區分重碳的來源——儘管如此，他們不得不將分析範圍縮小到同時碳同位素和氦同位素紀錄的火山，全球大約80座火山。

與人類最近的氣候變化相比，這數百座火山對大氣中碳的貢獻是一個很小的考慮因素，但是提供了一個了解地質時期氣候變化的機會。

本文編譯：momo2000

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