每日热闻!地球深处的二氧化碳在气候变化中的作用可能比以前的假设更大

来源：cnBeta 　2023-01-06 07:35:31

根据香港科技大学（HKUST）的一项新研究，地球深处的二氧化碳可能比以前认为的更加活跃，并可能在气候变化中发挥了比以前认为的更大的作用。由潘鼎教授领导的这项研究分析了二氧化碳在水中的溶解情况及其对减少碳从地下返回大气的潜在影响。

地球上绝大部分的碳被埋在其内部。这些深层的碳影响着地表附近的碳的形式和浓度，这反过来又会影响地质时期的全球气候。因此，评估有多少碳存在于地下数百公里的深层水库中是很重要的。

(资料图片)

"现有的研究集中在地球表面以上或接近地球表面的碳物种。然而，地球上90%以上的碳储存在地壳、地幔、甚至地核中，这一点却鲜为人知，"潘教授解释说。

利用物理学中的第一原理模拟，他的团队发现，二氧化碳在地球深层碳循环中可能比以前认为的更加活跃，这在很大程度上影响了地球深层和近地层储层之间的碳传输。

研究发现，将二氧化碳和水封闭在合适的纳米多孔矿物中可能会提高地下碳储存的效率。它表明，在碳捕集与封存工作中，将二氧化碳与水一起在纳米封存下变成岩石提供了一种安全的方法，可以将碳永久地封存在地下，并且返回大气的风险很低。

这些发现最近发表在国际学术期刊《自然通讯》上。

"将二氧化碳溶于水是一个日常过程，但它的普遍性掩盖了它的重要性。它对地球的碳循环有很大的影响，它深深地影响着地质时期的全球气候变化和人类的能源消耗，"潘教授说。"这是理解极端条件下二氧化碳水溶液不寻常的物理和化学特性的重要一步。"

以前的研究集中在散装溶液中的溶解碳的特性。但是在地球深处或地下碳储存中，水溶液通常被限制在地球材料的孔隙、晶界和裂缝中的纳米级，空间限制和界面化学可能使溶液有根本的不同。

含碳流体可以深达数百公里，这是不可能直接观察到的。在实验上，在地球深处发现的极端压力-温度条件下测量它们也是非常具有挑战性的。

潘教授是该大学物理学和化学的副教授。该团队还包括博士生Nore Stolte和Rui Hou。他们进行了模拟，以研究二氧化碳在水中的反应，在纳米封存中的反应。他们将由石墨烯（石墨的一个原子层）和stishovite（一种高压SiO2晶体）纳米密封的碳溶液与溶解在散装溶液中的碳溶液进行比较，发现二氧化碳在纳米密封中的反应比在散装中更大。

这项研究为研究地球深处水中更复杂的碳反应铺平了道路，例如钻石的形成、非生物基因石油的起源，甚至是深层生命。作为研究的下一步，该团队希望探索碳是否会进一步反应形成更复杂的分子，如有机物。

潘教授开发并应用计算和数值方法，从第一原理理解和预测液体、固体和纳米结构的特性和行为。在高性能超级计算机的帮助下，他的团队为与可持续发展相关的紧迫和基本科学问题寻求答案，如水科学、深层碳循环和清洁能源。

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