如果超级火山喷发出呛人的二氧化碳云，即使其影响是致命和毁灭性的，地球的大气层最终也会恢复正常。那么，所有这些温室气体最终去了哪里？
事实证明，地球表面隐藏着一个天然的空气过滤器。
当然，植物在其中发挥了作用，通过光合作用吸收二氧化碳。但还有一个更大的控制机制：地球本身。空气中的二氧化碳会风化地下的某些矿物。在这个过程中，这些矿物与二氧化碳发生反应，并将其从大气中清除。
地质学家早就知道这个空气过滤器，但他们还没有完全掌握它是如何工作的。现在，科学家们有了关于什么控制着这一全球性过程的证据：如果天气温暖多雨，那些矿物的风化速度会更快。
“每个人都想了解地球是如何运转的，”宾夕法尼亚州立大学的地质学家苏珊·布兰特利说。布兰特利和她的同事们今天在《科学》杂志上发表了他们的证据。
风化是指岩石和矿物在自然界的元素——水、热、微生物和植物等——的作用下而分解。 （风化不同于侵蚀，侵蚀涉及运动，例如吹来的风或流淌的水，它们会卷走岩石碎屑并将其带到其他地方。）作者们着重研究了一种特定的风化类型，这种风化是由涉及二氧化碳的化学反应引起的。
即便如此，这种气体也不是以同样的方式风化所有矿物。根据它们的化学成分，有些可能会将二氧化碳直接排回大气中。布兰特利和她的同事们研究了一组称为硅酸盐矿物的矿物，它们的分子含有硅原子和氧原子。硅酸盐矿物与二氧化碳反应，并将其储存在地下或有时储存在水中。幸运的是，这些化合物非常丰富：氧和硅是地壳中最常见的两种元素。
[相关：地球有超过 10,000 种矿物。这个庞大的新目录描述了它们。]
作者们想回答一个问题：硅酸盐矿物的风化速度有多快，以及当其周围环境发生变化时，这种属性如何变化？
答案并不简单。化学反应并不是造成世界上所有风化的原因；地质学家很难将化学风化与生物活动或地下水渗透区分开来。
由于这种复杂性，地质学家发现，化学风化在土壤外发生的速度似乎比在受控的实验室中慢得多。这是一个令人困扰的差异。用布兰特利的话说，“如果你甚至不能从实验室外的烧杯推断到一条溪流，我们怎么能推断到整个地球呢？”
幸运的是，布兰特利和她的同事们并不是唯一对这个问题感兴趣的研究人员。他们有几十年的研究经验，这些研究是在局部和区域尺度上进行的，供他们仔细研究。他们可以查看在实验室中进行过的实验。他们可以放大并观察土壤样品中的风化情况。他们可以进一步放大并找到研究整个河流系统风化过程的研究。
分析这些数据，他们可以进一步放大并估算出全球趋势。
布兰特利的团队发现，随着温度升高，风化也随之增加。同样，风化在寒冷地区会减慢。但他们发现，温暖并不是唯一的因素。如果地面没有移动——如果侵蚀作用较少，无法移动岩石，或者降雨较少，无法形成流水——风化就会减慢。
[相关：这种钻石中含有一种前所未见的、在地球表面无法存在的矿物]
“这是一个非常详细的分析，”德克萨斯农工大学的环境工程师萨尔瓦多·卡拉布雷斯说，他不是该论文的作者。
“它能够将现场[和]实验室研究结合起来，形成一个连贯的信息，”牛津大学地质学家鲍勃·希尔顿说，他也不是该论文的作者。
布兰特利认为，这项发现肯定有助于地质学家研究地球的过去，回顾其漫长的火山爆发历史和恢复正常时期的波动。假设他们的模型是准确的，地质学家可以回顾非常遥远的过去。例如，他们可以研究保存完好的、有数十亿年历史的土壤，并对其大气成分做出有根据的猜测。
与现在更相关的是，火山排放的温室气体量与人类燃烧化石燃料造成的排放量相比，简直是九牛一毛。这引发了另一个问题：如果我们知道风化可以使空气脱碳，那么为什么我们不能加速这一过程呢？
碰巧的是，科学家和工程师们已经在致力于这项工作：一个他们称之为增强风化的想法。他们设想的这个过程可能包括将岩石碎屑撒在海洋上或大片土地上。如果大片世界农田都这样做，人们希望，岩石中的矿物质能够对世界上的二氧化碳产生影响。（当然，这样做可能意味着从别处开采岩石，并可能使人们接触到岩石粉尘。）
这是一个新想法，目前它主要局限于实验室。一些实验评估了它在土壤和植物存在的情况下是如何工作的，例如卡拉布雷斯及其同事在热带森林小块土地上的测试。“你可以进行一些测量，但你无法真正了解整个森林会发生什么，”他说。
这意味着，增强风化的支持者面临着与布兰特利这样的地质学家相同的许多未知数。他们知道实验室里会发生什么，但他们不知道这个过程如何与现实世界的土壤相互作用。他们也不知道他们的观察结果是否会随着区域规模的变化而变化。
这意味着，布兰特利的发现可以为未来的增强风化研究提供信息：例如，为研究人员提供水源充足的地方。“也许这是一个很好的参考，可以说明，好吧，也许我们可以做一些类似的事情”来提高增强风化的效率，卡拉布雷斯说。
就她而言，布兰特利对增强风化的兴趣不如对风化背后的一些其他因素感兴趣：即，生物。生命可以促进风化：微生物可以操纵周围的矿物质。同时，生物也可以减缓风化——例如，一棵树可以根扎岩石并稳定它。
希尔顿同意地质学家现在应该研究微生物在做什么。
“它们很可能在驱动部分温度响应，”希尔顿说。“所以，了解它们是如何工作的，它们的运行机制，确实非常重要。”
