Un nuevo estudio de investigadores de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) y la Universidad de Harvard puede ayudar a resolver una pregunta de larga data:cómo pequeñas cantidades de carbono orgánico quedan atrapadas en rocas y sedimentos. evitando que se descomponga. Saber exactamente cómo ocurre ese proceso podría ayudar a explicar por qué la mezcla de gases en la atmósfera se ha mantenido estable durante tanto tiempo. dice el autor principal Jordon Hemingway, investigador postdoctoral en Harvard y ex alumno del WHOI. El artículo se publica el 14 de junio en la revista Naturaleza .

Dióxido de carbono atmosférico (CO2), Hemingway señala, es una forma inorgánica de carbono. Plantas algas, y ciertos tipos de bacterias pueden extraer ese CO2 del aire, y utilícelo como bloque de construcción de azúcares, proteínas, y otras moléculas en su cuerpo. El proceso, que ocurre durante la fotosíntesis, transforma el carbono inorgánico en una forma "orgánica", mientras libera oxígeno a la atmósfera. Lo contrario ocurre cuando esos organismos mueren:los microbios comienzan a descomponer sus cuerpos, consumiendo oxígeno y liberando CO2 al aire.

Una de las razones clave por las que la Tierra ha permanecido habitable es que este ciclo químico está ligeramente desequilibrado, Dice Hemingway. Por alguna razón, un pequeño porcentaje de carbono orgánico no es degradado por microbios, pero en cambio se conserva bajo tierra durante millones de años.

"Si estuviera perfectamente equilibrado, todo el oxígeno libre de la atmósfera se consumiría tan rápido como se creó, ", dice Hemingway." Para que nos quede oxígeno para respirar, parte del carbono orgánico debe ocultarse donde no se pueda descomponer ".

Basado en evidencia existente, Los investigadores han desarrollado dos posibles razones por las que el carbono se queda atrás. El primero, llamada "conservación selectiva, "sugiere que algunas moléculas de carbono orgánico pueden ser difíciles de degradar para los microorganismos, por lo que permanecen intactos en los sedimentos una vez que todos los demás se han descompuesto. El segundo, llamada la hipótesis de la "protección mineral", afirma que las moléculas de carbono orgánico pueden estar formando fuertes enlaces químicos con los minerales que las rodean, tan fuertes que las bacterias no pueden arrancarlas y "comerlas".

"Históricamente, Ha sido difícil determinar qué proceso es dominante. Las herramientas que tenemos para la geoquímica orgánica no han sido lo suficientemente sensibles, "dice Hemingway. Para este estudio, recurrió a un método llamado "oxidación por pirólisis en rampa", o RPO, para probar las hipótesis en muestras de sedimentos de todo el mundo. Con un horno especializado, Elevó constantemente la temperatura de cada muestra a casi 1000 grados Celsius, y midió la cantidad de dióxido de carbono que liberaba a medida que se calentaba. El CO2 liberado a temperaturas más bajas representaba carbono con enlaces químicos relativamente débiles, mientras que el carbono liberado a altas temperaturas denota enlaces fuertes que requieren más energía para romperse. También midió la edad del CO2 utilizando métodos de datación por carbono.

"Si las moléculas orgánicas se conservan debido a la selectividad, porque los microbios no pueden descomponerlas, esperaríamos ver un rango bastante estrecho de fuerza de unión en las muestras. Los microbios habrían descompuesto el resto, dejando atrás solo unos pocos tipos rebeldes de carbono orgánico, ", dice." Pero en realidad vimos que la diversidad de la fuerza de los enlaces aumenta en lugar de reducirse con el tiempo, lo que indica que se está conservando una amplia gama de tipos de carbono orgánico. Creemos que eso significa que están recibiendo protección de los minerales que los rodean ".

Hemingway también vio un patrón en las propias muestras que respaldaba sus hallazgos. Las arcillas finas como las que se encuentran en las desembocaduras de los ríos tenían una diversidad de enlaces de carbono consistentemente más alta que los sedimentos gruesos o arenosos, suggesting that fine sediments provide more surface area on which organic carbon could attach itself.

"If you take, decir, granite from New Hampshire and break it down, you'll get a sort of sand. Those grains are relatively large, so there's not that much surface available to interact with organic matter. You really need fine sediments created via chemical weathering at the surface—things like phyllosilicate clays, " says Valier Galy, a biogeochemist at WHOI and co-author on the paper.

Although this work provides strong evidence for one hypothesis over another, Hemingway and his colleagues are quick to note that it doesn't provide a definitive answer to the organic carbon puzzle. "We were able to put our finger on the mechanism by which carbon is being preserved, but we don't provide information about other factors, like sensitivity to temperature in the environment, por ejemplo. There are a lot of other factors to consider. This paper is intended as a sort of waypoint to direct biogeochemists in their research, " says Galy.