Erosie van de Zuidelijke Andes Cruciaal voor Balans van CO₂-uitstoot

Illustratieve weergave van verweringsprocessen in de Zuidelijke Andes die leiden tot koolstofvastlegging uit de atmosfeer en opslag in de oceanen.

De torenhoge pieken van de Zuidelijke Andes vormen niet alleen de skyline van Zuid-Amerika, maar beïnvloeden ook op stille wijze de atmosfeer van de aarde.

Een nieuwe studie, gepubliceerd in Earth and Planetary Science Letters, heeft aangetoond dat de natuurlijke afbraak van gesteenten in deze bergketen jaarlijks ongeveer 1% van de koolstofdioxide (CO₂) uit de atmosfeer verwijdert. Door rivieren en warmwaterbronnen in de regio te analyseren, hebben onderzoekers ontdekt dat chemische reacties tussen water en gesteente grotere hoeveelheden CO₂ verbruiken, wat wijst op een veel grotere rol voor bergen in het reguleren van het klimaat van de aarde.

Chemische verwering, het proces dat centraal staat in deze studie, vindt plaats wanneer regenwater of smeltwater met gesteente in contact komt. Terwijl water door de bodem of over blootgesteld gesteente sijpelt, gebruikt het CO₂ uit de lucht om een zwakke zuur te vormen dat langzaam mineralen oplost. Deze reactie verbruikt CO₂ en geeft opgeloste vormen van koolstof (voornamelijk bicarbonaat-ionen) vrij die door rivieren naar de oceanen worden vervoerd. Daar kan de koolstof uiteindelijk worden opgeslagen in sedimenten, zoals kalksteen, waardoor het effectie dat voor miljoenen jaren uit de atmosfeer wordt verwijderd.

Het is een van de natuurlijke langetermijnkoolstofputten van de aarde die stil maar gestaag op de achtergrond van het klimaatsysteem van de planeet functioneert.

Onderzoeker Amanda Peña-Echeverría van de Universiteit van Chili en haar collega’s onderzochten hoe dit proces zich ontvouwt in een van de meest dynamische berggebieden op aarde. De Andes strekken zich uit langs de westelijke rand van Zuid-Amerika en zijn zowel tectonisch actief als rijk aan vulkanen, waardoor voortdurend vers gesteente aan de atmosfeer wordt blootgesteld. Het team verzamelde monsters van rivieren en geothermische bronnen in de Zuidelijke Andes en meet hun chemische en isotopische samenstellingen.

Door de mix van opgeloste elementen te analyseren, konden ze identificeren welke mineralen aan het afbreken waren, waar de reacties plaatsvonden en hoeveel atmosferische CO₂ in het proces werd verbruikt. De onderzoekers berekenden dat de totale koolstof die door deze rivieren wordt geëxporteerd, gelijk is aan ongeveer 0,0013 petagram koolstof per jaar. Dit vertegenwoordigt tot 1% van de wereldwijd vrijgegeven koolstof door silicate verwering op continenten en 0,1% van het totale oppervlak van silikaatgesteente op aarde.

De hoge efficiëntie van deze koolstofafname wordt versterkt door de hydrothermale systemen van de regio. Warm water dat door vulkanisch gesteente circuleert, kan de silicate belasting van opvangrivieren met maximaal 81% verhogen, wat aantoont dat de exportpercentages van silicate verwering variëren van 30 tot 400 ton per vierkante kilometer per jaar in de bemonsterde opvanggebieden.

Hoewel een afname van 1% van de wereldwijde atmosferische CO₂ in de Zuidelijke Andes klein kan lijken, vertegenwoordigt het een grote koolstofflux voor een enkele bergketen. Als soortgelijke percentages zich voordoen in andere actieve bergketens en vulkanische boogsystemen, zoals de Himalaya en de Pacifische Ring van Vuur, zou het totale wereldwijde effect van verwering op atmosferische CO₂ veel groter kunnen zijn dan wetenschappers eerder hebben geschat.

Bergen worden al lange tijd erkend als motoren van erosie, maar dit onderzoek benadrukt hun belang als katalysatoren van chemische veranderingen. Terwijl de Andes oprijzen, strippen regenval en smeltwater voortdurend hun oppervlak af, waardoor nieuw gesteente wordt blootgesteld dat reageert met water en lucht.

Hydrothermale systemen, zoals de talrijke warmwaterbronnen in de regio, versnellen deze reacties verder en verbeteren de afname van CO₂. Deze factoren maken de Zuidelijke Andes een uitzonderlijk efficiënte natuurlijke koolstofafscheider.

De wetenschappers merken echter op dat hun berekeningen enige onzekerheid met zich meebrengen. De bemonsterde rivieren vertegenwoordigen slechts een fractie van het bergsysteem, en de omstandigheden variëren sterk tussen verschillende opvanggebieden. De sterkte van de koolstofput hangt af van de soorten gesteente die aanwezig zijn, de hoeveelheid neerslag en de erosiesnelheid, die zelfs binnen één vallei kunnen verschillen.

Er is ook de vraag naar permanentie: hoewel verwering CO₂ uit de atmosfeer verwijdert, kan een deel van die koolstof later terugkeren door vulkanische emissies of andere geologische processen. Desondanks is de waargenomen schaal van de afname in de Andes groot genoeg om aandacht te vragen.

De studie benadrukt ook hoe dynamisch de koolstofcyclus kan zijn over geologische tijdschalen. Chemische verwering fungeert als een planetaire thermostaat: wanneer de atmosferische CO₂ stijgt, neemt de wereldwijde temperatuur toe, versnelt de verwering en trekt meer CO₂ aan totdat het evenwicht is hersteld. Omgekeerd, als de CO₂-niveaus te ver dalen, vertragen koelere omstandigheden de reacties, waardoor CO₂ opnieuw kan ophopen. Deze natuurlijke feedback heeft geholpen om de bewoonbaarheid van de aarde gedurende honderden miljoenen jaren te behouden, zelfs wanneer vulkanische uitbarstingen en continentale verschuivingen het oppervlak van de planeet drastisch hebben veranderd.

Vooruitkijkend roept de bevinding nieuwe vragen op over hoe klimaatverandering deze processen kan beïnvloeden. Stijgende temperaturen kunnen neerslagpatronen, gletsjerafsmelting en rivierstromen veranderen, die allemaal de snelheid van verwering beïnvloeden. In sommige gebieden kan grotere afvloeiing de verwijdering van CO₂ verbeteren; in andere kan droger weer het proces vertragen. Menselijke activiteiten kunnen ook de chemie en hydrologie van berglandschappen wijzigen, wat mogelijk de efficiëntie van koolstofabsorptie verandert.

Hoewel bossen en oceanen vaak worden beschouwd als de belangrijkste natuurlijke koolstofputten van de planeet, laat deze studie zien dat de vaste aarde ook een meetbare rol speelt in het reguleren van de atmosfeer. De verwering van de Zuidelijke Andes verwijdert actief koolstofdioxide door goed begrepen chemische reacties, wat een kwantificeerbare bijdrage levert aan de wereldwijde koolstofcyclus. Elke neerslaggebeurtenis en elk riviersysteem in de regio draagt geleidelijk bij aan de langetermijnafname van CO₂, wat aantoont dat bergomgevingen een belangrijke rol kunnen spelen bij het handhaven van de atmosferische balans.

Terwijl het onderzoek zich uitbreidt naar andere bergketens en vulkanische bogen, beginnen wetenschappers de wereldwijde schattingen van verwering te verfijnen en opnieuw te beoordelen hoeveel koolstof door deze geologische processen wordt vastgelegd. De Andes lijken onbeweeglijk, maar de gegevens tonen aan dat hun voortdurende verwering een constante invloed uitoefent op de atmosfeerchemie. Verre van een passieve achtergrond zijn de bergketens van de wereld actieve componenten van het koolstofregulatiesysteem van de aarde—en cruciaal voor het begrijpen van hoe de planeet zijn klimaat in de loop van de tijd stabiliseert.