温和行星硅酸盐风化机制的岩性控制
地球与行星天体物理
2021-03-15 v3
摘要
行星表面的硅酸盐岩风化可以从大气中吸收 CO，最终将其埋藏并长期储存在行星内部。这一过程被认为对碳酸盐-硅酸盐循环（碳循环）提供了必要的负反馈，以维持地球及可能存在的类似温和系外行星上的宜人气候。我们运用热力学来确定作为表面岩性（岩石类型）函数的风化速率。这些速率提供了上限，可用于估算调节气候的最大风化速率。该模型表明，给定岩石中矿物组合的风化（而非单个矿物的风化）对于确定行星表面的风化速率至关重要。通过采用流体传输控制方法，我们进一步模拟化学动力学和热力学，以确定受地球大陆和海洋地壳及其上地幔岩性启发的三种岩石类型的风化速率。我们发现，类大陆地壳岩性的热力学风化速率比海洋地壳特征岩性的风化速率低约一到两个数量级。我们表明，当 CO 分压降低或表面温度升高时，热力学而非动力学对风化施加了强烈的控制。动力学和热力学限制的风化机制取决于岩性，而供应限制的风化则与岩性无关。我们的结果表明，热力学限制的硅酸盐风化对温度的敏感性可能会引发碳循环的正反馈，即风化速率随表面温度升高而降低。
引用
@article{arxiv.2008.11620,
title = {Lithologic Controls on Silicate Weathering Regimes of Temperate Planets},
author = {Kaustubh Hakim and Dan J. Bower and Meng Tian and Russell Deitrick and Pierre Auclair-Desrotour and Daniel Kitzmann and Caroline Dorn and Klaus Mezger and Kevin Heng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.11620},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication in The Planetary Science Journal