几亿年来，地球的气候随着大气中二氧化碳(CO₂)水平的自然波动而变暖或变冷。在过去的一个世纪里，人类主要通过燃烧化石燃料，使二氧化碳₂水平达到了200万年来的最高水平，超过了自然排放，造成了持续的全球变暖，可能导致全球部分地区无法居住。
我们能做些什么?作为地球科学家，我们研究自然过程如何将碳从大气循环到地球，并回到过去，以找到这个问题的可能答案。
我们发表在《自然》杂志上的新研究表明，在过去的地质时期，构造板块、火山、侵蚀的山脉和海底沉积物是如何控制地球气候的。利用这些过程可能在维持我们的星球享有的“适居”气候方面起到一定作用。
从温室到冰河时代
温室和冰窖气候在过去的地质时期就存在了。白垩纪温室(从大约1.45亿年前持续到6600万年前)的大气CO₂水平高于1000ppm，而今天约为420ppm，温度比今天高10℃。
但地球的气候在大约5000万年前的新生代开始变冷，在冰窖气候中达到顶峰，温度下降到比现在大约低7℃。
是什么引发了全球气候的巨大变化?
我们怀疑地球的构造板块是罪魁祸首。为了更好地理解构造板块是如何储存、移动和排放碳的，我们建立了构造“碳输送带”的计算机模型。
碳有限公司nveyor带
构造过程将碳释放到大洋中脊的大气中——在那里两个板块相互远离——使得岩浆上升到表面并产生新的海洋地壳。
与此同时，在海沟——两个板块交汇的地方——板块被拉下来并被回收回地球深处。在下降的过程中，它们将碳带回地球内部，但也通过火山活动释放出一些CO₂。
我们的模型表明，白垩纪温室气候是由快速移动的构造板块造成的，它急剧增加了大洋中脊的CO₂排放量。
新生代冰室气候过渡时期，构造板块运动减缓，火山CO₂排放量开始下降。但令我们惊讶的是，我们发现了一个隐藏在传送带系统中的更复杂的机制，包括造山、大陆侵蚀和海底微生物残骸的掩埋。
减速tecto隐藏的冷却效应新生代的nic板块
地壳板块会因为碰撞而减速，从而导致造山，比如喜马拉雅山和阿尔卑斯山脉是在过去的5000万年里形成的。这应该会减少火山的CO₂排放量，但我们的碳传送带模型显示排放量增加了。
我们追踪它们的来源，发现富含碳的深海沉积物被向下推，为火山提供了燃料，增加了CO₂排放量，并抵消了板块减速的影响。
那么到底是什么机制导致了大气CO₂的下降呢?
答案就在于山脉和深海的碳储存量，这些山脉首先减慢了板块运动的速度。
山脉一形成，就开始被侵蚀。含有CO₂的雨水会与一系列山岩发生反应，将其分解。河流将溶解的矿物质注入大海。然后，海洋生物用这些溶解的产物来建造它们的外壳，这些外壳最终成为富含碳的海洋沉积物的一部分。
随着新的山脉的形成，更多的岩石被侵蚀，加速了这一过程。大量的二氧化碳被储存起来，地球变冷了，尽管这些沉积物中的一些通过电弧火山的碳脱气而俯冲下来。
岩石风化作为一种可能的二氧化碳去除技术
政府间气候变化专门委员会(IPCC)说，如果世界要达到温室气体净零排放，大规模部署二氧化碳去除方法是“不可避免的”。
火成岩的风化作用，尤其是玄武岩这样的岩石，含有一种叫橄榄石的矿物，能有效地降低大气中的CO₂。据估计，在海滩上散布橄榄石可能会从大气中吸收多达一亿吨二氧化碳。
当前人类活动导致的变暖速度如此之快，因此，要避免灾难性的全球变暖，迅速减少我们的碳排放至关重要。但是，在人类的帮助下，地质过程也可能在维持地球“适居”气候方面发挥作用。
这项研究是由悉尼大学EarthByte小组、西澳大利亚大学、利兹大学和苏黎世瑞士联邦理工学院的研究人员使用GPlates开放获取建模软件进行的。这是由澳大利亚国家银行促成的通过AuScope和新南威尔士州工业部门首席科学家和工程师办公室的nal合作研究基础设施战略(NCRIS)。
