El carbono y el nitrógeno son fundamentales para la vida en la Tierra: la vida no puede existir sin ellos, pero una sobreabundancia en la atmósfera pone en peligro la vida que tenemos. Entonces, ¿cuánto carbono y nitrógeno hay en y en el planeta Tierra? Y cuántoestaba en la atmósfera antigua? En realidad, nadie está realmente seguro.
La cantidad de carbono y nitrógeno atrapados en minerales en la corteza terrestre es un factor en la ecuación, y el tema de un proyecto de investigación de tres años respaldado por una subvención de $ 900,000 del Departamento de Energía de los Estados Unidos. En su trabajo, los investigadores examinaránla capacidad de los minerales para absorber y retener carbono y nitrógeno. Al hacerlo, también pueden descubrir una nueva fuente de información sobre la atmósfera antigua.
"La vida interactúa con la corteza terrestre y la atmósfera, y este proyecto puede contarnos sobre ambos al proporcionar información sobre qué minerales absorben carbono y nitrógeno, qué tan bien los absorben, qué tan bien los retienen y qué tan rápido escapan los gases bajo ciertas condicionescondiciones ", dijo Bruce Watson, geoquímico y profesor de geoquímica en el Instituto Politécnico Rensselaer." Con esta información, podemos deducir la cantidad de carbono y nitrógeno contenido en estos minerales, y también exploraremos la posibilidad intrigante de que contengan un registrode la atmósfera antigua "
Watson, director del Centro de Astrobiología de Nueva York, lidera el proyecto, titulado "Almacenamiento y difusión de carbono y nitrógeno en materiales corticales", en colaboración con Morgan Schaller, profesor asistente de ciencias de la tierra y el medio ambiente, y Suzanne LBaldwin, profesor de la Universidad de Syracuse.
El carbono y el nitrógeno son dos de los 83 elementos cada uno con múltiples isótopos que se encuentran en la Tierra en abundancia variable. Dentro de la corteza terrestre, que puede tener hasta 30 millas de espesor, depósitos de minerales ricos en sílice como el cuarzo,el feldespato y la mica contienen gases atrapados cuando se formaron los minerales. En su oficina, Watson levantó una muestra de cuarzo, una forma de cuarzo, a modo de ejemplo.
"Chert es dióxido de silicio que se precipita de la solución. Esta muestra se formó hace 300 millones de años en un entorno similar a un pantano de turba", dijo Watson. "Es un mineral, pero no es puro. Hay gases presentes en él.cuando se formó - dióxido de carbono, nitrógeno, oxígeno, argón - todos los componentes principales de la atmósfera. Este pedazo de cuarzo puede contener una muestra de la atmósfera como era hace 300 millones de años ".
Pero no es tan seco y seco. Incluso un testigo tan aparentemente inerte como una roca cambia durante más de 300 millones de años.
"Incluso cuando se sienta aquí a temperatura ambiente, los átomos en este cristal están vibrando y de vez en cuando, uno de esos átomos saltará de un sitio a otro", dijo Watson. "Entonces la pregunta es, qué tan rápidoque le sucede a los gases dentro de este mineral? Qué tan fiel es un registrador de la atmósfera?
Para averiguarlo, Watson llevará a cabo una serie de experimentos que miden la solubilidad y la difusión de carbono y nitrógeno dentro de minerales específicos, evaluando qué cantidad de minerales específicos de gas pueden absorber y qué tan bien se retienen. Por ejemplo,Los investigadores "remojarán" muestras de minerales en una atmósfera de carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno a alta presión y temperatura. La solubilidad se puede determinar a través de la medición del número de moléculas por centímetro cúbico que se pueden introducir en el mineral.también cultivan minerales en presencia de esos gases y miden la absorción de gases durante la formación. Para determinar la velocidad a la que los gases se difunden de un mineral, los investigadores utilizarán análisis de reacción nuclear para medir la concentración de gases en función de la profundidad enuna muestra.
Schaller proporcionará una "verdad fundamental" de las concentraciones de gas en minerales mediante el uso de un espectrómetro de masas especializado para medir la cantidad de gases encontrados en minerales antiguos. Además, Schaller medirá la abundancia natural de gases atrapados de muestras de diferentes períodos de tiempo a lo largo dehistoria geológica para reconstruir los cambios en la concentración de gases atmosféricos.
"Si primero podemos demostrar que ciertos materiales, como los cherts, son muy retentivos de carbono y nitrógeno, tenemos un registrador potencialmente fiel de los principales gases atmosféricos a lo largo del tiempo", dijo Schaller. "Es extremadamente importante saber la concentración de, por ejemplo, dióxido de carbono durante los períodos más cálidos en la historia de la Tierra porque pueden informar nuestra comprensión de la trayectoria actual del planeta ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Politécnico Rensselaer RPI . Original escrito por Mary L. Martialay. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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