martes, 24 de abril de 2012

Origen del carbono en la Tierra



Origen del carbono en la Tierra
La superficie y el sedimento superficial de la Tierra contiene aproximadamente cien veces más carbono que se habrían derivado de la molienda hasta de las rocas del basamento que contribuyeron a que el sedimento. La superficie está enormemente enriquecido en carbono, y esto necesita una explicación.

El carbono que tenemos en la superficie o en el sedimento de la Tierra se estima en 4/5 en forma de rocas carbonatadas, y 1/5 en forma no oxidada, a menudo referido como "orgánico". (La palabra "orgánico" da luego a todo el carbono no oxidado, es, por supuesto, ahora es un nombre inapropiado engañosa.) Las cantidades son grandes: si se expresa como la masa del elemento carbono por centímetro cuadrado de superficie total superficie de la Tierra, la estimación es de unos 20 kilogramos. (Me voy a referir a esta cantidad de nuevo más tarde.)

Durante la formación de la Tierra por la acumulación de sólidos en frío, material gaseoso de muy poco se ha admitido. El conocimiento de esto viene desde el nivel extremadamente bajo de los gases nobles no radiogénicos en la atmósfera de la Tierra. Entre ellos, sólo el helio podría haber escapado al espacio, y sólo de xenón podría haber sido significativamente eliminado por absorción en las rocas. El neón, argón, kriptón se han mantenido como un componente atmosférica. Las proporciones de gases nobles en el Sol y en el espacio se conocen. Cualquier adquisición de tal mezcla de gases en el proceso de formación no han sido capaces de excluir de forma selectiva los gases nobles que no tienen interacciones químicas significativas. Uno se ve obligado a concluir que la adquisición de gases o sustancias que podrían ser gaseosos a las presiones y temperaturas que gobernaron en la región de formación de la Tierra, se limitó a el pequeño valor implícito en los valores de los gases nobles bajos. La fuente de carbono de la Tierra recibió inicialmente no podría haber sido en forma de gases de hidrocarburos, de alta volatilidad de los hidrocarburos líquidos, o CO o CO 2 .

¿Podría infall meteorítico de carbono en los últimos tiempos se hace responsable por el exceso de carbono de la superficie? Tal infall masiva habría dejado a otras pruebas tanto en el registro geológico, y esto está ausente. La única alternativa es que el carbono vino desde el interior como un líquido o un gas, tal como es también cierto para el agua de los océanos (aproximadamente 300 kg / cm 2 ) el nitrógeno de la atmósfera (1 kg / cm 2 aproximadamente) y el argón (en gran parte radiogénico) de la atmósfera.

Tal vez se podría considerar la posibilidad de que la Tierra una vez tuvo una atmósfera masiva de dióxido de carbono que se desarrolló desde el principio, a partir de materiales que podrían haber sobrevivido al proceso de formación, y que éstos luego se convirtió en convertir en en los depósitos de carbono que tenemos ahora, pero que también no parece una explicación aceptable, pues en ese caso debemos ver muy incomparablemente más rocas de carbonato primeros que las cantidades fijadas posteriormente. Esto no es lo que el registro geológico muestra. Lo que sí demuestra es un proceso razonablemente continua de la que se establecen las rocas carbonatadas, ninguna época tiene muchísimo más por unidad de tiempo, ni menos enormemente. Si la desgasificación de la profundidad es responsable, entonces uno tiene que discutir lo que el material de origen en la Tierra pudo haber sido, lo que los líquidos o gases podría haber salido de ellos, y cuál es su destino habría sido, ya que se abrieron paso a través de la corteza.

Los meteoritos representan algunas muestras de material sobrante de la formación de los planetas. Mientras que pueden no ser representativas de las cantidades de los diferentes tipos que componen la Tierra, que parecen representar las muestras por lo menos de todos los componentes principales. Sólo un tipo, las condritas carbonáceas, contienen cantidades significativas de carbono, y que contienen principalmente en forma no oxidada, una fracción sustancial de la forma de hidrocarburos sólidos y pesados. Este material, cuando se calienta bajo presión como lo sería en el interior de la tierra, de hecho liberaría fluidos hidrocarbonados, dejando atrás los depósitos de carbono sólido.

La información cuantitativa sobre las condritas carbonáceas son difíciles de evaluar. Ellos son friables mucho más que la mayoría de otros meteoritos, y por lo tanto, sobrevivir a la caída a través de la atmósfera con menor frecuencia que los otros. Las condritas carbonáceas también son destruidas por la erosión en el suelo mucho más rápidamente. El resultado debe ser que un número mucho menor que la proporción original se haya descubierto. A lo mejor puede representar aún hoy la mayor cantidad de material de meteoritos todavía disponibles para la recogida por la Tierra, La caída de polvo interplanetario a que me he referido, contiene material carbonoso similar.

Por el contrario, los carbonatos, lo que sería una fuente de material para el CO 2 , existen en materiales meteoríticos sólo en concentraciones muy pequeñas, de modo que un origen del carbono de un inicial de CO 2 fuente parece poco probable. Si el material de condrita carbonosa es la principal fuente del carbono de superficie que tenemos, entonces el material inicial que podría ser movilizado en la Tierra a temperaturas elevadas y la presión sería una combinación de carbono e hidrógeno. ¿Cuál sería el destino de esa mezcla? ¿Sería que todo se oxida con el oxígeno de las rocas, ya que algunos cálculos de equilibrio químico han sugerido? Evidentemente no, porque tenemos una clara evidencia de que el carbono no oxidado existe en profundidades de entre 150 km y 300 km en los diamantes. Sabemos que vienen desde allí, porque es sólo en este rango de profundidad que las presiones serían adecuados para su formación.Los diamantes se sabe que tienen inclusiones de alta presión que contienen CH 4 e hidrocarburos más pesados, así como CO 2 y nitrógeno (Melton y Giardini, 1974). La presencia de al menos un centímetro de tamaño piezas de carbono muy puro implica que contienen carbono fluidos existe allí, y que deben ser capaces de moverse a través de los poros espacios a esa profundidad, de manera que un proceso de disociación puede depositar selectivamente el carbono puro; un proceso similar a los procesos de mineralización como los conocemos en niveles menos profundos. El líquido no puede ser responsable de CO 2 , ya que este tiene una mayor temperatura de disociación de los hidrocarburos que coexisten en los diamantes, por lo tanto, debe haber sido un hidrocarburo que se establece que los diamantes.

Los diamantes sólo sobrevivirán un transporte a la baja presión en la superficie, si va acompañado por un enfriamiento rápido; si se toman a través de un proceso de enfriamiento lento se volverán a grafito, la forma de equilibrio de carbono a baja presión. El diamante es una forma metaestable de carbono a la presión superficial baja, pero la temperatura es demasiado baja para una relajación a la forma estable. En efecto, los diamantes se encuentran predominantemente en las cercanías de los sitios de las erupciones explosivas de gas, tubos de diamantes, donde la expansión de gas rápido causó un enfriamiento rápido. También hay pruebas de carbono puro transportado desde la profundidad a un ritmo lento: pseudomorfos de diamantes. Los espacios que muestran la simetría octaédrica del diamante se han encontrado llenas de grafito, en las rocas del manto que han llegado a la superficie en Marruecos (Pearson y otros, 1989). Estas rocas se acercó, presumiblemente con un ascenso lento, y contenía una densa red de espacios octaédricos llenos de grafito, claro ajuste de la interpretación como pseudomorfos de diamante. Este descubrimiento sugiere que una densidad muy alta de los diamantes existe por lo menos en algunos lugares en el manto, y que su rareza en la superficie se debe atribuir a la rareza de los eventos explosivos que podrían estén a la altura con la suficiente rapidez. Es de notar que los hidrocarburos se encuentran en tubos de diamantes junto con los diamantes, lo que sugiere que los gases implicados en los eventos explosivos no fueron oxidante (Kravtsov y otros, 1976; 1981).


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