El escape de dióxido de carbono del géiser Andernach. Crédito:I. Prokhorov.
Por primera vez, ahora es posible medir, simultáneamente y con extrema precisión, cuatro variantes moleculares raras de dióxido de carbono (CO 2 ) utilizando un novedoso instrumento láser. Por tanto, es capaz de medir la temperatura durante la formación de CO 2 -Uniendo carbonatos y fósiles carbonáceos con total independencia de otros parámetros. Como nuevo tipo de geotermómetro, el dispositivo de medición basado en espectroscopia láser es importante para las disciplinas científicas que investigan, por ejemplo, condiciones climáticas en la historia de la Tierra. Fue desarrollado por un equipo de investigación franco-alemán, con contribuciones sustanciales de físicos ambientales de la Universidad de Heidelberg.
La ciencia está estudiando la distribución de componentes atómicos de dióxido de carbono para desarrollar una mejor comprensión de los ciclos geoquímicos y biogeoquímicos clave, así como de los procesos climáticos en nuestro planeta. El conocimiento sobre las fases cálidas interglaciares y frías glaciales en la historia de la Tierra se basa en gran medida en esta metodología. El análisis de la distribución isotópica del dióxido de carbono también se utiliza para los carbonatos en los que el CO 2 está mineralizado. Un nuevo enfoque implica examinar la distribución isotópica entre diferentes variantes de la misma molécula, variantes moleculares especialmente raras.
Solo en los últimos años ha sido posible medir la composición atómica del CO 2 y carbonato mediante espectroscopia de masas de alta precisión, de manera que la temperatura de formación del carbonato se puede inferir directamente de la abundancia relativa a la que se producen múltiples variantes de una molécula. En equilibrio termodinámico, la distribución de isótopos entre las diferentes variantes depende únicamente de la temperatura y no está influenciada por otros parámetros. "Por lo tanto, este método ha demostrado ser un termómetro físico particularmente robusto y único en la investigación geofísica y climática, "afirma el Dr. Tobias Kluge, quien estudia la física de los isotopólogos en el Instituto de Física Ambiental de la Universidad de Heidelberg.
Para cuantificar el CO raro 2 variantes con la máxima precisión:más de 1 en 20, 000:el equipo franco-alemán utilizó un láser infrarrojo por primera vez, que el Dr. Kluge caracteriza como un avance técnico fundamental. En un estudio piloto de diferentes sistemas hidrotermales de la Fosa del Alto Rin, los científicos utilizaron su nuevo instrumento láser para determinar, sobre la base de CO 2 , temperaturas generalmente correspondientes a las del agua subterránea local. "Las temperaturas medidas también fueron consistentes con los resultados de análisis espectrométricos de masas simultáneos, "explica el autor principal del estudio, Ivan Prokhorov, quien obtuvo su doctorado en la Escuela de Graduados de Física Fundamental de Heidelberg en Ruperto Carola y ahora está en el Instituto Nacional de Metrología de Alemania (PTB) en Braunschweig.
Según el Dr. Christof Janssen del Centro Nacional Francés de Investigación Científica (CNRS) en París, Este avance tecnológico pronto podría superar la precisión de la espectrometría de masas y acortar drásticamente los tiempos de medición. También debería admitir mediciones de campo en el futuro. Una ventaja particular del instrumento láser es su acceso directo a la variable de temperatura, explica el Dr. Kluge. Simplemente comparando la frecuencia con la que ocurren las variantes moleculares investigadas, la temperatura del CO 2 puede determinarse de manera inequívoca, mientras que la espectrometría de masas siempre requiere calibraciones y mediciones estándar regulares. "Ya estamos mirando hacia el futuro y trabajando en el desarrollo de formas de medir variantes de isótopos aún más raras y hasta ahora inaccesibles". permitiendo la medición cuantitativa de procesos biogeoquímicos aún más complejos, ", añade el investigador de Heidelberg.
