Compreender como o carbono se dissolve na água no nível molecular em condições extremas é crítico para a compreensão do ciclo profundo da Terra - um processo que, em última instância, influencia a mudança climática global.
Contrariamente aos modelos geoquímicos atuais, o carbono dissolvido em fluido rico em água no fundo do manto superior da Terra não está na forma de dióxido de carbono, mas sim em íons carbonato e bicarbonato.
Essa é a conclusão dos cientistas do Instituto de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago, que simulou o destino do dióxido de carbono dissolvido sob altas pressões e temperaturas no manto superior, a cerca de 410 milhas abaixo da superfície da Terra. Seus resultados foram publicados na edição de 12 de outubro de Science Advances.
"Experiências nestas condições extremas continuam a ser muito difíceis, tanto na execução como na interpretação", disse Giulia Galli, pesquisadora sênior do estudo e professora da Liew Family de Engenharia Molecular. "Felizmente desenvolvimentos em teoria e aumentos no poder de computação recentemente permitiram usar a simulação de dinâmica molecular para investigar água e carbono em condições extremas."
O trabalho mostra que o carbono pode assumir formas inesperadas nos fluidos encontrados nos poros e rachaduras de pedras subterrâneas, disse Russell J. Hemley, professor de pesquisa da Universidade George Washington, que não estava envolvido na pesquisa. Portanto, os cientistas não podem usar observações na superfície da Terra como um guia para como o carbono se comporta abaixo da superfície da Terra.
"Isso é importante porque as diferentes formas podem levar a diferentes tipos de reservatórios de carbono contendo materiais em profundidade no planeta", disse Hemley. "Cálculos como os apresentados neste estudo, juntamente com novas experiências levadas a cabo por estes resultados teóricos, podem ser fundamentais para determinar a quantidade de carbono no planeta".
Os pesquisadores também determinaram que os aniões carbonato e bicarbonato sob condições extremas trocam prótons com água por picosegundos, ou um trilhão de segundo. O estudo sugere que no manto superior, a água transporta o carbono principalmente através de íons altamente ativos, não através de moléculas de dióxido de carbono dissolvidas.
"Nossa pesquisa atual sugere a presença de mais íons carbonato e bicarbonato do que se pensava", disse Ding Pan, primeiro autor do estudo e ex-pesquisador do Instituto de Engenharia Molecular, agora professor assistente de física e química na Universidade de Hong Kong. Ciência e Tecnologia.
"Esta presença de íons ao invés de moléculas é uma mudança de jogo", disse Craig E. Manning, professor de Ciências da Terra e do Espaço da Universidade da Califórnia em Los Angeles, que não participou da pesquisa. "A adição de CO2 molecular à água torna a água menos quimicamente reativa, suprimindo a capacidade da água de remover elementos da rocha e mover os elementos para outras localidades. No entanto, se o CO2 reage com H2O para formar aniões, então a mesma quantidade de carbono torna a água mais quimicamente ativa, promovendo assim a sua capacidade de mover elementos.
Se o carbono se acumula no interior da Terra ainda é objeto de debate, e as reações químicas do carbono na Terra profunda ainda não são totalmente compreendidas.
Esta pesquisa fará com que os cientistas reavaliem o papel do dióxido de carbono em fluidos profundos e repensem sua capacidade de transferência de massa.Também estimulará o desenvolvimento de novos modelos.
The Daily Galaxy via Universidade de Chicago
Nenhum comentário:
Postar um comentário