Понимание того, как горы и реки делают жизнь возможной

Ученые из Стэнфордского университета разработали пару математических уравнений, которые лучше описывают, как топография, состав горных пород и движение воды через ландшафт влияют на геологический цикл углерода. Этот цикл, включающий перенос углекислого газа (CO₂) из атмосферы в недра планеты и обратно, играет ключевую роль в регулировании климата Земли и создании благоприятных условий для жизни.

Новые уравнения описывают компонент выветривания в этом цикле. Количество химического выветривания силикатных пород зависит от нескольких факторов: состава почвы (молодые, богатые кальцием и магнием почвы более реакционноспособны) и времени протекания воды через почву, которое, в свою очередь, зависит от топографии. В реальности эти факторы сложно взаимодействуют: например, в горах вода течет быстрее (сокращая время контакта), но почвы моложе и более реакционноспособны. Конкуренция между скоростью потока воды и реакционной способностью почв ограничивает скорость выветривания, что, по мнению ученых, важно для поддержания уровня CO₂ и температур в приемлемом для жизни диапазоне.

«Наши уравнения предполагают, что разные ландшафты обладают разным потенциалом для регулирования переноса углекислого газа», — сказала доцент Кейт Махер, соавтор исследования, опубликованного в журнале Science. Работа предоставляет количественную основу, объединяющую влияние геологических и гидрологических факторов, которые ранее изучались раздельно. В настоящее время ученые используют данные наблюдений за реками по всему миру для уточнения своих уравнений.