將世界上最好的寶石之一——鉆石——變成最嚴(yán)重的溫室氣體之一——甲烷——似乎不是一個(gè)好主意。然而，這是通過博洛尼亞大學(xué)和愛丁堡大學(xué)(英國)、國家科學(xué)研究中心(法國)和HPSTAR(中國)的一組研究人員的工作實(shí)現(xiàn)的。發(fā)表在Nature Communications 上的這一結(jié)果并不是一個(gè)笨拙的實(shí)驗(yàn)室錯(cuò)誤。事實(shí)上，這項(xiàng)研究可能會(huì)提供更多關(guān)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(dòng)無關(guān))形成碳?xì)浠衔锏囊娊狻?/p>
地球深部的碳循環(huán)約占整個(gè)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(guān)重要，因?yàn)樗梢宰尩厍蛏钐幍奶蓟氐酱髿庵小?/p>
“眾所周知，甲烷的分解可能會(huì)導(dǎo)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(yīng)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(xué)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(dòng)的過程中形成碳?xì)浠衔?，例如甲烷。這個(gè)理論已經(jīng)討論了一個(gè)多世紀(jì)。為了驗(yàn)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(jié)構(gòu)中的固體碳原子組成。
學(xué)者們使用了一種“金剛石砧室”，這是一種高壓實(shí)驗(yàn)裝置，用于將兩個(gè)金剛石尖底壓在一起，并復(fù)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(dòng)一個(gè)純氫大氣壓，研究人員觀察到甲烷迅速形成，其分子由一個(gè)碳原子和四個(gè)氫 (CH4) 原子組成。
“我們創(chuàng)造了一個(gè)在溫度和壓力方面與地幔外層相當(dāng)?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(yīng)，產(chǎn)生甲烷”，Vitale Bovarone 說。“這表明甲烷等碳?xì)浠衔锟梢栽诜巧锷疃刃纬?。這種現(xiàn)象可能在地球深層碳循環(huán)中發(fā)揮關(guān)鍵作用”。
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