Por primera vez es posible medir, simultáneamente y con extrema precisión, cuatro variantes moleculares raras de dióxido de carbono CO2 utilizando un nuevo instrumento láser. De este modo, puede medir la temperatura durante la formación de carbonatos que se unen a CO2y fósiles carbonosos completamente independientes de otros parámetros. Como un nuevo tipo de geotermómetro, el dispositivo de medición basado en espectroscopía láser es importante para las disciplinas científicas que investigan, por ejemplo, las condiciones climáticas en la historia de la Tierra. Fue desarrollado por un equipo de investigación alemán-francés, con contribuciones sustanciales de físicos ambientales en la Universidad de Heidelberg.
La ciencia está estudiando la distribución de bloques de construcción atómicos de dióxido de carbono para desarrollar una mejor comprensión de los ciclos geoquímicos y biogeoquímicos clave, así como los procesos climáticos en nuestro planeta. El conocimiento sobre el frío glacial y las fases cálidas interglaciales en la historia de la Tierra se basa en gran medida en estoEl análisis de la distribución isotópica del dióxido de carbono también se utiliza para los carbonatos en los que el CO2 está mineralizado. Un nuevo enfoque implica examinar la distribución isotópica entre las diferentes variantes de la misma molécula, especialmente las variantes moleculares raras.
Solo en los últimos años ha sido posible medir la composición atómica de CO2 y carbonato utilizando una espectroscopía de masas de alta precisión, de modo que la temperatura de formación del carbonato se puede inferir directamente de la abundancia relativa a la que se producen múltiples variantes de una molécula. En el equilibrio termodinámico, la distribución de isótopos entre las diferentes variantes depende únicamente de la temperatura y no está influenciada por otros parámetros. "Por lo tanto, este método ha demostrado ser un termómetro físico particularmente robusto y único en geofísica e investigación climática", afirma el Dr. TobiasKluge, que estudia la física de los isotopólogos en el Instituto de Física Ambiental de la Universidad de Heidelberg.
Para cuantificar las raras variantes de CO2 con la máxima precisión, mayor de 1 en 20,000, el equipo alemán-francés usó un láser infrarrojo por primera vez, que el Dr. Kluge caracteriza como un avance técnico fundamental. En un estudio piloto de diferentesEn los sistemas hidrotermales de la Fosa del Rin Superior, los científicos utilizaron su nuevo instrumento láser para determinar, sobre la base del CO2, las temperaturas generalmente correspondientes a las del agua subterránea local ". Las temperaturas medidas también fueron consistentes con los resultados de análisis espectrométricos de masas simultáneos,"explica el autor principal del estudio, Ivan Prokhorov, quien obtuvo su doctorado en la Escuela de Física Fundamental de Heidelberg en Ruperto Carola y ahora está en el Instituto Nacional de Metrología de Alemania PTB en Braunschweig.
Según el Dr. Christof Janssen, del Centro Nacional Francés de Investigación Científica CNRS en París, este avance tecnológico pronto podría superar la precisión de la espectrometría de masas, así como acortar drásticamente los tiempos de medición. También debería soportar mediciones de campo en el futuro.Una ventaja particular del instrumento láser es su acceso directo a la variable de temperatura, explica el Dr. Kluge. Simplemente comparando con qué frecuencia ocurren las variantes moleculares investigadas, la temperatura del CO2 puede determinarse de manera inequívoca, mientras que la espectrometría de masas siempre requiere calibraciones y mediciones estándar regulares."Ya estamos mirando hacia el futuro y trabajando en el desarrollo de formas de medir variantes de isótopos aún más raras y hasta ahora inaccesibles, permitiendo la medición cuantitativa de procesos biogeoquímicos aún más complejos", agrega el investigador de Heidelberg.
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Materiales proporcionado por Universidad de Heidelberg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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