Examinar las condiciones dentro del interior de la Tierra es crucial no solo para darnos una ventana a la historia de la Tierra, sino también para comprender el entorno actual y su futuro.
Este estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , ofrece una explicación del descenso del carbono en la Tierra profunda. "Las regiones de estabilidad de los carbonatos son clave para comprender el ciclo profundo del carbono y el papel de la Tierra profunda en el ciclo global del carbono", dice Leonid Dubrovinsky, de la Universidad deBayreuth.
Aquí es donde entra el ESRF, el Sincrotrón europeo en Grenoble, Francia. "Los rayos X intensos del ESRF nos permiten acceder a las condiciones extremas dentro del manto de toda la Tierra", subraya Valerio Cerantola, autor principal, exEstudiante de doctorado en la Universidad de Bayreuth y ahora científico posdoctoral en el ESRF.
En el siglo pasado, el rápido aumento en la cantidad de CO 2 en la atmósfera, junto con el cambio climático observado, la atención de los científicos se ha centrado cada vez más en el ciclo del carbono y su evolución en la superficie de la Tierra. El ciclo del carbono también se extiende por debajo de la superficie: estimaciones recientes ubican hasta el 90% del presupuesto de carbono de la Tierraen el manto y el núcleo de la Tierra. Debido a la naturaleza dinámica de los movimientos de la placa tectónica, la convección y la subducción, hay un reciclaje constante de carbono entre la superficie de la Tierra y su interior profundo.
En este estudio, el equipo de investigación se centró en las fases de carbonato, que son uno de los principales minerales que contienen carbono en el manto profundo. Los carbonatos son un grupo de minerales que contienen el ion carbonato CO32- y un metal, comohierro o magnesio.Los científicos estudiaron el comportamiento de un carbonato de hierro puro, FeCO3 llamado siderita, en condiciones extremas de temperatura y presión que cubren todo el manto de la Tierra, lo que significa más de 2500 K y 100 GPa, que corresponde a aproximadamente un millón de veces la atmósfera.presión.
"Este carbonato de hierro es de particular interés debido a su estabilidad en condiciones de manto más bajas debido a la transición de rotación. Además, la química cristalina de los carbonatos de alta presión es dramáticamente diferente de la de las condiciones ambientales", explica Elena Bykova, de la Universidadde Bayreuth.
Para estudiar la estabilidad de FeCO3, el equipo de investigación realizó experimentos de alta presión y alta temperatura en tres líneas de luz ESRF: ID27, ID18 e ID09a ahora ID15b ". La combinación de las múltiples técnicas nos dio conjuntos de datos únicos que finalmente permitieronpara descubrir nuevos portadores de C dentro de la Tierra profunda y mostrar el mecanismo detrás de su formación ", dice Cerantola. Se realizó una corrida experimental en la línea de luz 13ID-D en APS.
Al calentar FeCO3 a temperaturas geotérmicas de la Tierra a presiones de hasta aproximadamente 50 GPa, FeCO3 se disoció parcialmente y formó varios óxidos de hierro. A presiones más altas, superiores a ~ 75 GPa, los científicos descubrieron dos nuevos compuestos: el ortocarbonato de tetrairon III, Fe43+ C3O12, y diiron II diiron III tetracarbonato, Fe22 + Fe23 + C4O13.
"Hubo algunas predicciones teóricas, pero hasta ahora la información experimental sobre estructuras de carbonatos de alta presión ha sido demasiado limitada y de hecho controvertida para especular sobre la química de los cristales de carbonato. Nuestros datos muestran que, si bien la estructura cristalina de Fe22 + Fe23 + C4O13 podríase encuentran en silicatos, no se encuentran análogos de Fe43 + C3O12 en la naturaleza ", subraya Bykova.
También descubrieron que una fase, el tetracarbonato Fe4C4O13, muestra una estabilidad estructural sin precedentes y mantiene su estructura incluso a presiones a lo largo de toda la geoterma a profundidades de al menos 2500 km, que está cerca del límite entre el manto y el núcleo.Así demostró que las reacciones de autooxidación y reducción pueden preservar los carbonatos en el manto inferior de la Tierra ". El estudio muestra la importancia de las reacciones de oxidación y reducción redox en el ciclo profundo del carbono, que están inevitablemente vinculadas a otros ciclos volátiles como el oxígeno. "subraya Catherine McCammon, de la Universidad de Bayreuth.
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Materiales proporcionado por Instalación Europea de Radiación Sincrotrónica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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