將世界上最好的寶石之一——鉆石——變成最嚴重的溫室氣體之一——甲烷——似乎不是一個好主意。然而，這是通過博洛尼亞大學和愛丁堡大學(英國)、國家科學研究中心(法國)和HPSTAR(中國)的一組研究人員的工作實現(xiàn)的。發(fā)表在Nature Communications 上的這一結果并不是一個笨拙的實驗室錯誤。事實上，這項研究可能會提供更多關于深部碳循環(huán)和通過地球深部非生物過程(即與生物活動無關)形成碳氫化合物的見解。
地球深部的碳循環(huán)約占整個碳循環(huán)的90%。盡管如此，迄今為止，地球表面下發(fā)生的循環(huán)仍鮮為人知。這種現(xiàn)象對我們星球上的生命至關重要，因為它可以讓地球深處的碳回到大氣中。
“眾所周知，甲烷的分解可能會導致鉆石的形成。迄今為止鮮為人知的是，相反的過程也是可能的。通過鉆石和氫之間的反應產(chǎn)生的甲烷是更廣泛了解深層碳循環(huán)的缺失部分”，博洛尼亞大學生物、地質(zhì)和環(huán)境研究系教授Alberto Vitale Brovarone解釋說。該研究的作者。
深層碳循環(huán)還包括在不涉及生物活動的過程中形成碳氫化合物，例如甲烷。這個理論已經(jīng)討論了一個多世紀。為了驗證這一理論，研究人員從鉆石開始，鉆石本質(zhì)上是地幔中的寶石，由晶體結構中的固體碳原子組成。
學者們使用了一種“金剛石砧室”，這是一種高壓實驗裝置，用于將兩個金剛石尖底壓在一起，并復制地球上地幔深度超過 70 公里的壓力條件。然后，通過在 300 °C 下推動一個純氫大氣壓，研究人員觀察到甲烷迅速形成，其分子由一個碳原子和四個氫 (CH4) 原子組成。
“我們創(chuàng)造了一個在溫度和壓力方面與地幔外層相當?shù)沫h(huán)境，并觀察到鉆石和氫在幾秒鐘內(nèi)很容易發(fā)生反應，產(chǎn)生甲烷”，Vitale Bovarone 說。“這表明甲烷等碳氫化合物可以在非生物深度形成。這種現(xiàn)象可能在地球深層碳循環(huán)中發(fā)揮關鍵作用”。
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