كتبت ايمان عمارة
ثاني أكسيد الكربون في أعماق الأرض أكثر نشاطًا مما كان يُعتقد سابقًا ويمكن أن يلعب دورًا أكبر في تغير المناخ مما كان يُعتقد سابقًا.
فالغالبية العظمى من كربون الأرض مدفون في باطنها، يؤثر هذا الكربون العميق في شكل وتركيز الكربون بالقرب من السطح، والذي بدوره يمكن أن يؤثر على المناخ العالمي على مدار الزمن الجيولوجي، لذلك من المهم تقييم كمية الكربون الموجودة في الخزانات العميقة على بعد مئات الكيلومترات تحت الأرض.
وفقًا لدراسة جديدة أجرتها جامعة هونج كونج للعلوم والتكنولوجيا، حلل البحث ، الذي قاده البروفيسور بان دينج،، تم تحليل انحلال ثاني أكسيد الكربون في الماء وتأثيراته المحتملة على تقليل عودة الكربون من باطن الأرض إلى الغلاف الجوي.
أوضح البروفيسور بان، أن الأبحاث الحالية تركز على أنواع الكربون الموجودة فوق سطح الأرض أو بالقرب منه، حيث يتم تخزين أكثر من 90 % من كربون الأرض في القشرة، والوشاح، وحتى اللب، وهو أمر غير معروف جيدًا”.
كشفت النتائج التي نشرت مؤخرا في المجلة الأكاديمية الدولية Nature Communications ، باستخدام محاكاة المبادئ الأولى في الفيزياء، وجد الباحثين أن ثاني أكسيد الكربون قد يكون أكثر نشاطًا مما كان يعتقد سابقًا في دورة الكربون العميقة للأرض، مما يؤثر بشكل كبير على انتقال الكربون بين الخزانات العميقة والقريبة من سطح الأرض.
طريقة آمنة لتخزين الكربون بشكل دائم
وجدت الدراسة، أن حصر ثاني أكسيد الكربون والمياه في معادن نانوية مناسبة قد يعزز كفاءة تخزين الكربون تحت الأرض. ويشير إلى أنه في جهود احتجاز الكربون وتخزينه ، فإن تحويل ثاني أكسيد الكربون مع الماء إلى صخور تحت تأثير النانو يوفر طريقة آمنة لتخزين الكربون بشكل دائم تحت الأرض مع انخفاض مخاطر العودة إلى الغلاف الجوي.
وقال البروفيسور بان، “إذابة ثاني أكسيد الكربون في الماء هو عملية يومية ، ولكن انتشاره في كل مكان يتناقض مع أهميته، ولها آثارًا كبيرة على دورة الكربون على الأرض ، والتي تؤثر بعمق على تغير المناخ العالمي على مدى الزمن الجيولوجي واستهلاك الطاقة البشرية.
خطوة مهمة إلى الأمام
وأضاف، “خطوة مهمة إلى الأمام لفهم الخصائص الفيزيائية والكيميائية غير العادية لمحاليل ثاني أكسيد الكربون المائية في ظل الظروف القاسية.”
ركزت الدراسات السابقة على خصائص الكربون المذاب في المحاليل السائبة، ولكن في عمق الأرض أو تخزين الكربون تحت الأرض، غالبًا ما تقتصر المحاليل المائية على المقياس النانوي في المسام وحدود الحبوب وكسور مواد الأرض، حيث قد يجعل الحبس المكاني وكيمياء الواجهة الحلول مختلفة اختلافًا جوهريًا.
يمكن أن يصل عمق السوائل الحاملة للكربون إلى مئات الكيلومترات، وهو ما يستحيل ملاحظته مباشرة، من الناحية التجريبية ، من الصعب أيضًا قياسها في ظل ظروف الضغط ودرجة الحرارة الشديدة الموجودة في أعماق الأرض.
بمقارنة المحاليل الكربونية المحصورة بالنانو بواسطة الجرافين، وطبقة ذرية من الجرافيت، والستيشوفيت – بلورة SiO2 عالية الضغط – مع تلك المذابة في المحاليل الضخمة ، وجدوا أن ثاني أكسيد الكربون يتفاعل بشكل أكبر في الصقل النانوي أكثر منه في الحجم.
تفاعلات الكربون الأكثر تعقيدًا في المياه
يمهد البحث الطريق لإجراء دراسات حول تفاعلات الكربون الأكثر تعقيدًا في المياه في أعماق الأرض ، مثل تكوين الماس ، وأصل البترول غير الجيني، وحتى الحياة العميقة. كخطوة تالية من الدراسة ، يأمل الفريق في استكشاف ما إذا كان الكربون قد يتفاعل بشكل أكبر لتشكيل جزيئات أكثر تعقيدًا مثل المادة العضوية.
يطور البروفيسور بان ويطبق الأساليب الحسابية والعددية لفهم خصائص وسلوك السوائل والمواد الصلبة والبنى النانوية والتنبؤ بها من المبادئ الأولى، بمساعدة أجهزة الكمبيوتر العملاقة عالية الأداء، يبحث فريقه عن إجابات للأسئلة العلمية العاجلة والأساسية ذات الصلة بالتنمية المستدامة، مثل علوم المياه، ودورة الكربون العميقة، والطاقة النظيفة.
البروفيسور بان هو أستاذ مشارك في الفيزياء والكيمياء في الجامعة، يتألف الفريق أيضًا من طلاب الدكتوراه نور ستولت وروي هو. أجروا عمليات محاكاة لدراسة تفاعلات ثاني أكسيد الكربون في الماء في تقنية النانو.
التعليقات