El dióxido de carbono es un componente clave en el ciclo del carbono de la Tierra, tanto en la atmósfera como en el manto, o capa caliente debajo de la corteza terrestre. Los estudios de fases de alta presión y alta temperatura del dióxido de carbono sólido son importantes para comprender las formas queel carbono puede adoptar a las presiones y temperaturas extremas del interior de la Tierra.
A través de una colaboración del Observatorio de Carbono Profundo, Adam Makhluf de la Universidad de California, el Departamento de Ciencias Planetarias, Espaciales y de la Tierra de Los Ángeles y Chris Tulk de la División de Materiales Químicos e Ingeniería del Laboratorio Nacional Oak Ridge están utilizando neutrones para estudiar el papel fundamental que juega el dióxido de carbonoen el ciclo del carbono de la Tierra, especialmente en la composición de los depósitos de carbono en la tierra profunda y la evolución del ciclo del carbono a lo largo del tiempo.
Makhluf y Tulk están utilizando el instrumento SNAP, línea de haz SNS 3, ubicado en la fuente de neutrones de espalación de ORNL, para proporcionar información sobre el comportamiento del dióxido de carbono en condiciones intensas.
"A altas presiones y temperaturas, se cree que el dióxido de carbono puede adoptar arreglos de unión inusuales que lo hacen muy similar químicamente al dióxido de silicio", dijo Makhluf. "Puede haber mucho más carbono del que pensamos dentro de la Tierra debido areacciones de sustitución con el óxido más omnipresente en la tierra, dióxido de silicio ".
El estudio de estos aspectos específicos requiere muestras muy pequeñas que pueden someterse a una presión extremadamente alta, un proceso posible con un aparato llamado célula de yunque de diamante. Esta célula presuriza la muestra entre dos diamantes y permite a los investigadores colocar la muestra en el haz de neutronespara producir datos cristalográficos. Aunque esta alta presión es necesaria para analizar el dióxido de carbono, las altas temperaturas también son esenciales para interpretar completamente los resultados.
"Nadie ha calentado con láser una muestra tan grande a alta presión", dijo Makhluf. "Este estudio está destinado a avanzar la ciencia de neutrones en las células de yunque de diamante para que otros usuarios puedan investigar muestras a temperaturas extremas".
Los expertos en difracción de neutrones ORNL Reinhard Boehler y Tulk, un científico de instrumentos SNAP, son importantes contribuyentes a esta técnica.
El dióxido de carbono es versátil, se adapta y produce nuevas formas dependiendo de los niveles de presión y temperatura. De hecho, la fase de dióxido de carbono conocida como CO2-V generalmente emerge en condiciones difíciles, proporcionando una forma de estudiar eficazmente el manto de la Tierra.
A pesar de la notable influencia del carbono en las funciones planetarias cruciales, los científicos aún no entienden los detalles de las fases de alta presión y temperatura. Algunas fases son estables siempre que no estén sujetas a interrupciones significativas. Por ejemplo, la fase V del dióxido de carbono permanecemetaestable incluso en entornos que no cumplen las condiciones de síntesis.
El aumento del conocimiento sobre estas formas solidificará la comprensión de las interacciones de carbono en la Tierra, proporcionando una base sobre la cual basar futuras observaciones y descubrimientos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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