Kan diamanter stamme fra metan?

At forvandle en af ​​verdens fineste ædelstene - diamanter - til en af ​​de værste drivhusgasser - metan - virker ikke som en god idé. Alligevel skete dette gennem arbejdet fra en gruppe forskere fra universiteterne i Bologna og Edimburgh (UK), Centre National de la Recherche Scientifique (Frankrig) og HPSTAR (Kina). Dette resultat offentliggjort i Nature Communications var ikke en klodset laboratoriefejl. Faktisk kan denne undersøgelse give mere indsigt i det dybe kulstofkredsløb og dannelsen af ​​kulbrinter gennem abiotiske processer (dvs. ikke relateret til biologiske aktiviteter) i den dybe Jord.

Den dybe jords kulstofkredsløb tegner sig for omkring 90 % af hele kulstofkredsløbet. På trods af dette er den cyklus, der sker under jordens overflade, til dato lidt kendt. Dette fænomen er afgørende for livet på vores planet, da det tillader kulstof i den dybe Jord at komme tilbage til atmosfæren.

"Det er velkendt, at nedbrydning af metan kan føre til diamantdannelse. Hvad der var mindre kendt indtil nu, er, at den modsatte proces også er mulig. Metan produceret gennem reaktionen mellem diamanter og brint var den manglende brik til en bredere forståelse af deep carbon cycle", forklarer Alberto Vitale Brovarone, som er professor ved Institut for Biologisk, Geologisk og Miljøundersøgelse ved Universitetet i Bologna og også en af ​​forfatterne til undersøgelsen.

Det dybe kulstofkredsløb omfatter også dannelsen af ​​kulbrinter såsom metan som et resultat af processer, der ikke involverer biologiske aktiviteter. Denne teori har været under diskussion i over et århundrede. Forskerne ønskede at teste denne teori og tog udgangspunkt i diamanter, der i det væsentlige er ædelstene i jordens kappe, der består af faste kulstofatomer i en krystalstruktur.

Forskere brugte en "diamantamboltcelle", som er et eksperimentelt højtryksapparat, der bruges til at presse to diamantkuletter mod hinanden og kopiere trykforholdene i jordens øvre kappe, over 70 km dyb. Derefter, ved at skubbe én atmosfære af rent brint ved 300 °C, observerede forskere, at metan hurtigt dannedes med dets molekyler bestående af et carbonatom og fire af hydrogen (CH4).

"Vi skabte et miljø, der kan sammenlignes med det ydre lag af jordens kappe med hensyn til temperatur og tryk og observerede, at diamant og brint reagerede let ved at producere metan inden for få sekunder", siger Vitale Bovarone. "Dette viser, at kulbrinter såsom metan kan dannes i abiotiske dybder. Dette fænomen kan spille en nøglerolle i den dybe Jords kulstofkredsløb."

Forskere gentog dette eksperiment ved at tilføje grafit, som også er sammensat af rent kulstof, og et glaslignende kulstofmateriale. I begge tilfælde observerede de metan dannes hurtigere og mere rigeligt sammenlignet med, når de kun brugte diamanter. Disse resultater tyder på, at kulstofbaserede grafitmaterialer kan være meget effektive reagenser og derfor kan fungere som energikilder, der føder metanreserver i jordens øvre kappe.