科学家们一直在研究太平洋板块沿环太平洋火山带向地球内部滑动时，有机和无机碳会发生什么变化。一项新研究表明，相当数量的这些俯冲碳返回到大气中，而不是深入地球的地幔。这一发现可以改善对地球气候的长期预测。

一项由阿拉斯加大学费尔班克斯分校地球物理研究所的科学家领导的研究表明，阿留申-阿拉斯加弧的火山以二氧化碳的形式将更多俯冲板块的碳返还到大气中，而这一比例比以前认为的要高。这是通过一种称为循环利用的过程实现的。相关研究结果发表在《Science Advances》杂志上。

主要作者洛佩兹说：“尽管我们现在已经相当清楚有多少碳通过俯冲进入地球内部，以及有多少碳通过火山释放到大气中，但我们对碳在俯冲后发生了什么以及有多少碳返回大气中仍然有很多需要学习的地方。”阿留申-阿拉斯加弧从库克湾向西延伸到阿留申群岛，其地壳和俯冲板块中的碳来源较少。所以，研究人员可以追踪碳在俯冲循环中的变化，并更好地了解火山将多少俯冲碳返还到大气中。

在弧型火山中，回收的碳（位于海洋板块俯冲带上方的火山）来源于三个地方：俯冲的海洋板块或岩石板，覆盖在下沉板块上方的地幔楔块，以及上覆地壳。

有机碳沉积在海底，即向俯冲方向前进的海洋地壳板块有机碳包括海洋植物和动物的遗体，以及被冲入海洋的陆地植物和动物的遗体。无机碳来自海水，可以以矿物质的形式沉淀到海洋地壳板块上。

这项新研究利用之前研究中收集到的来自17座火山的气体样本，使用在阿留申海沟附近取样的海洋钻孔数据，该海沟是太平洋板块下潜到北美板块下的地方。凭借这些信息，研究人员使用化学模型来追踪有机和无机碳从阿留申海沟的俯冲板块释放到大气中的比例。他们追踪了从俯冲到火山气体释放的碳。

该研究重点研究了阿留申-阿拉斯加弧的中部和西部地区，这些地区由海洋地壳组成。研究人员寻找从火山中释放出的碳气体中碳-12和碳-13同位素的比例。碳-12同位素占地球碳的近99%。碳-13同位素在核中有一个额外的中子，仅占约1%。无机碳、有机碳和地幔碳的两种同位素比例略有不同。

研究团队确定了火山气体的平均碳同位素组成，以及从俯冲板块到阿留申-阿拉斯加弧火山通过排气释放的碳同位素组成和总量。利用这些信息，他们计算了通过阿留申-阿拉斯加弧火山的排气释放的俯冲碳的数量。

以前的研究得出的结论是海底沉积物中的有机碳和俯冲板块的无机碳返回大气的数量很少。研究团队发现，在中部阿留申群岛，大约43%到61%的沉积物源有机碳通过火山排气返回大气中，而大约6%到9%的板块碎片的无机碳通过西部阿留申群岛的火山排气返回大气中。

科学家们还发现，通过弧型火山回收的有机碳和无机碳的比例似乎受到俯冲带特征的影响，例如俯冲速度和板块温度。