Cercetătorii descoperă un ciclu al carbonului ascuns în mineralele din deșert
Solurile bogate în minerale din Deșertul Mojave ar putea găzdui un ciclu zilnic de adsorbție și desorbție a dioxidului de carbon (CO2), independent de activitatea biologică, potrivit unui studiu publicat pe 23 septembrie în revista Science Advances de cercetători de la Universitatea din California, Berkeley.
Mecanismul presupune că, pe timpul nopții, când temperaturile scad, moleculele de CO2 din atmosferă se atașează de mineralele și particulele fine din sol printr-un proces numit adsorbție. La creșterea temperaturilor, aceleași molecule se desprind de sol și revin în atmosferă.
Autoarea principală a studiului, Anna Abramova, doctorandă în cadrul Departamentului de Științe ale Mediului, Politici și Management (ESPM) de la UC Berkeley, a declarat că acest ciclu oferă o explicație alternativă pentru modul în care solurile fac schimb de carbon cu aerul. Până acum, schimbul era înțeles în principal prin respirația solului, proces prin care plantele transformă CO2 în energie și carbon organic prin fotosinteză, iar microorganismele descompun acest carbon și îl eliberează înapoi ca gaz.
Ronald Amundson, profesor în cadrul ESPM și autor senior al studiului, a explicat că procesul a fost întotdeauna considerat ca fiind în întregime de natură biologică, comparându-l cu respirația unui organism viu gigantic. În climatele calde și uscate, precum cel din Mojave, acest proces biologic tinde să încetinească din cauza vegetației reduse.
Fluxul nocturn de carbon contrazice așteptările
Din 2017, echipa lui Amundson a monitorizat Deșertul Mojave cu ajutorul unor senzori de sol care înregistrează date în timp real. Monitorizarea pe termen lung a scos la iveală un rezultat neașteptat: în loc ca CO2 să iasă din sol spre atmosferă, carbonul intra în sol pe timpul nopții.
Jennifer Mills, coautoare a studiului, a constatat anterior că noaptea concentrația de CO2 din sol la 5 centimetri adâncime scădea sub cea de la suprafață, generând un influx de CO2. Amundson, care folosește linii de extracție prin vid în laboratorul său de peste 30 de ani, știa că CO2 se poate atașa de suprafețele solide la temperaturi scăzute. În Mojave, temperaturile de la suprafața solului pot ajunge la 60 °C ziua și pot coborî sub 20 °C noaptea.
Testele de laborator confirmă adsorbția pe minerale
Confirmarea ipotezei a necesitat trei ani de muncă în laborator. Cercetătorii au colectat mostre de sol din Mojave și le-au adus la Berkeley. Abramova le-a analizat la Laboratorul Național Lawrence Berkeley, unde a folosit echipamente specializate pentru a măsura cantitatea de CO2 adsorbită la diferite temperaturi și concentrații.
Datele experimentale au arătat că adsorbția poate explica înregistrările senzorilor: dioxidul de carbon se atașează de solul care se răcește, iar capacitatea de adsorbție crește pe măsură ce temperatura scade. Repetând procesul pe intervale de temperatură specifice unei nopți și unei după-amiezi de deșert, cercetătorii au constatat că solurile absorb mai mult CO2 când se răcesc și îl eliberează când se încălzesc, confirmând că preluarea nocturnă este determinată de adsorbție, nu de biologie.
Solurile de deșert la scară globală
Estimată la nivel global, echipa de cercetare apreciază că între 1 și 3 gigatone de carbon intră și ies anual din solurile de deșert, ceea ce reprezintă aproximativ o zecime până la o treime din emisiile anuale de origine umană. Cifra ar putea fi mai mare, deoarece estimarea se bazează exclusiv pe solurile din Mojave. Fenomenul a fost observat și în deșerturi reci, inclusiv în Antarctica, iar Amundson a menționat că a fost de multă vreme suspectat și pe suprafața planetei Marte.
Abramova studiază în prezent dacă adsorbția variază în funcție de solurile cu mai mult carbon organic sau de mineralele cu capacitate de adsorbție deosebit de ridicată. Descoperirea plasează totodată solul de deșert într-o companie neașteptată: în 2024, Omar Yaghi, fost profesor de chimie la UC Berkeley, a prezentat un material cristalin poros capabil să extragă dioxid de carbon din aerul liber. „Arătăm practic că mineralele naturale au în esență aceleași capacități”, a spus Amundson.
Procesul devine vizibil doar atunci când ratele de respirație biologică a solului sunt relativ scăzute, a notat Amundson. „Acest flux abiotic poate deveni comparabil ca mărime – și uneori chiar mai mare – decât omologul său biologic”, a explicat el. Un astfel de proces ar putea adăuga noi dimensiuni modelelor existente ale carbonului și ar putea informa soluții climatice bazate pe natură.
