Comprender cómo se disuelve el carbono en el agua a nivel molecular en condiciones extremas es fundamental para comprender el ciclo profundo del carbono de la Tierra, un proceso que en última instancia influye en el cambio climático global.
Contrariamente a los modelos geoquímicos actuales, el carbono disuelto en un fluido rico en agua en la parte inferior del manto superior de la Tierra no se encuentra en forma de dióxido de carbono, sino en iones de carbonato y bicarbonato. Esa es la conclusión de los científicos del Instituto de la Universidad de Chicago paraMolecular Engineering, que simuló el destino del dióxido de carbono disuelto bajo altas presiones y temperaturas en el manto superior, a unas 410 millas por debajo de la superficie de la Tierra. Sus resultados se publicaron en la edición del 12 de octubre de Avances científicos.
"Los experimentos en estas condiciones extremas siguen siendo muy difíciles, tanto en la ejecución como en la interpretación", dijo Giulia Galli, investigadora principal del artículo y profesora de Ingeniería Molecular de la Familia Liew.es posible utilizar la simulación de dinámica molecular para investigar el agua y el carbono en condiciones extremas ".
El trabajo muestra que el carbono puede asumir formas inesperadas en los fluidos que se encuentran en los poros y grietas de las rocas en las profundidades de la tierra, dijo Russell J. Hemley, profesor de investigación de la Universidad George Washington, que no participó en la investigación. Por lo tanto, los científicos no pueden utilizarobservaciones en la superficie de la Tierra como una guía de cómo se comporta el carbono debajo de la superficie de la Tierra.
"Esto es importante porque las diferentes formas podrían conducir a diferentes tipos de depósitos de materiales que contienen carbono en la profundidad del planeta", dijo Hemley. "Cálculos como los de este estudio, junto con nuevos experimentos impulsados por estos teóricosresultados, puede ser clave para determinar la cantidad de carbono que hay en el planeta ".
Los investigadores también determinaron que los aniones de carbonato y bicarbonato en condiciones extremas intercambian protones con agua en picosegundos, o una billonésima de segundo. El estudio sugiere que en el manto superior, el agua transporta carbono principalmente a través de iones altamente activos, no a través de disueltosmoléculas de dióxido de carbono.
"Nuestra investigación actual sugiere la presencia de más iones de carbonato y bicarbonato de lo que se pensaba", dijo Ding Pan, primer autor del artículo y ex investigador del Instituto de Ingeniería Molecular, ahora profesor asistente de física y química en Hong KongUniversidad de Ciencia y Tecnología.
"Esta presencia de iones en lugar de moléculas cambia las reglas del juego", dijo Craig E. Manning, profesor de ciencias espaciales y terrestres en la Universidad de California en Los Ángeles, que no participó en la investigación.El CO2 en el agua hace que el agua sea menos reactiva químicamente, suprimiendo la capacidad del agua para quitar elementos de la roca y moverlos a otras localidades. Sin embargo, si el CO2 reacciona con H2O para formar aniones, entonces la misma cantidad de carbono hace que el agua sea más químicamenteactiva, lo que promueve su capacidad para mover elementos ".
Si el carbono se acumula en el interior de la Tierra es todavía un tema de debate, y las reacciones químicas del carbono en las profundidades de la Tierra aún no se comprenden completamente. Esta investigación hará que los científicos reevalúen el papel del dióxido de carbono en los fluidos profundos yrepensar su capacidad de transferencia de masa. También estimulará el desarrollo de nuevos modelos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Chicago . Original escrito por Greg Borzo. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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