Dünyanın en iyi mücevherlerinden biri olan elmasları en kötü sera gazlarından biri olan metana dönüştürmek pek de iyi bir fikir değil sanki. Ancak Bologna ve Edimburgh Üniversitelerinden (İngiltere), Centre National de la Recherche Scientifique’den (Fransa) ve HPSTAR’dan (Çin) bir grup araştırmacının çalışmasıyla bu oldu. Nature Communications’da yayınlanan bu sonuç, beceriksiz bir laboratuvar hatası değildi. Aslında, bu çalışma derin karbon döngüsü ve derin Dünya’daki abiyotik süreçler (yani biyolojik faaliyetlerle ilgisi olmayan) yoluyla hidrokarbon oluşumu hakkında daha fazla bilgi sağlayabilir.
Derin dünyanın karbon döngüsü, tüm karbon döngüsünün yaklaşık %90’ını oluşturur. Buna rağmen, bugüne kadar dünya yüzeyinin altında meydana gelen döngü çok az biliniyor. Bu fenomen, derin Dünya’daki karbonun atmosfere geri dönmesine izin verdiği için gezegenimizdeki yaşam için çok önemlidir.
“Metanın ayrışmasının elmas oluşumuna yol açabileceği iyi biliniyor. Şimdiye kadar daha az bilinen şey, bunun tersinin de mümkün olduğuydu. Elmas ve hidrojen arasındaki reaksiyon yoluyla üretilen metan, derin karbon döngüsüni daha geniş anlamak için eksik parçaydı. “, diye açıklıyor Bologna Üniversitesi Biyolojik, Jeolojik ve Çevresel Çalışmalar Bölümü’nde profesör olan ve aynı zamanda çalışmanın yazarlarından biri olan Alberto Vitale Brovarone.
Derin karbon döngüsü, biyolojik aktiviteler içermeyen süreçlerin sonucu olarak metan gibi hidrokarbonların oluşumunu da içerir. Bu teori bir asırdan fazla bir süredir tartışılmaktadır. Bu teoriyi test etmek isteyen araştırmacılar, kristal yapıda katı karbon atomlarından oluşan ve Dünya’nın mantosunda esasen değerli taşlar olan elmaslardan yola çıktılar.
Bilim insanları, iki elmas külahı birbirine bastırmak ve 70 km derinliğindeki dünyanın üst mantosunun basınç koşullarını çoğaltmak için kullanılan yüksek basınçlı bir deneysel cihaz olan bir “elmas örs hücresi” kullandılar. Ardından araştırmacılar, 300 °C’de bir atmosfer saf hidrojeni iterek, bir atom karbon ve dört hidrojenden (CH4) oluşan molekülleri ile metanın hızla oluştuğunu gözlemlediler.
Vitale Bovarone, “Sıcaklık ve basınç açısından dünyanın mantosunun dış tabakasıyla karşılaştırılabilir bir ortam yarattık ve elmas ve hidrojenin birkaç saniye içinde metan üreterek kolayca reaksiyona girdiğini gözlemledik” diyor. “Bu, metan gibi hidrokarbonların abiyotik derinliklerde oluşabileceğini gösteriyor. Bu fenomen, derin Dünya’nın karbon döngüsünde önemli bir rol oynayabilir”.
Araştırmacılar bu deneyi, saf karbondan oluşan grafit ve cam benzeri bir karbon malzeme ekleyerek tekrarladılar. Her iki durumda da, yalnızca elmas kullandıkları zamana kıyasla metan oluşumunun daha hızlı ve daha bol olduğunu gözlemlediler. Bu sonuçlar, karbon bazlı grafit malzemelerin çok verimli reaktifler olabileceğini ve bu nedenle dünyanın üst mantosundaki metan rezervlerini besleyen enerji kaynakları olarak hareket edebileceğini göstermektedir.
Kaynak: Miriam Peña-Alvarez ve diğerleri, Jeolojik olarak ilgili koşullar altında elmas ve grafitten yerinde abiojenik metan sentezi, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26664-3
