Los minerales arcillosos suspendidos en el agua de mar se unen al carbono orgánico sedimentario a sus superficies minerales. Pero la cantidad de carbono que está unido y la fuente de ese carbono depende en gran medida del mineral de arcilla en cuestión. Un equipo de investigación de la ETH Zurich y la Universidad de Tongji lo ha demostrado mediante el estudio de sedimentos en el Mar de China Meridional.

Los ríos descargan un suministro constante de sedimentos en los océanos del mundo. Este sedimento está compuesto en gran parte por varios minerales arcillosos —productos de la erosión de las rocas— y compuestos orgánicos de origen vegetal que se han descompuesto en los suelos. Estos dos componentes terminan en los ríos como resultado de la erosión.

En su camino a los océanos, la materia orgánica de los sedimentos se une a los minerales arcillosos para formar complejos de arcilla y humus. Una vez que llegan al mar, estos complejos se hunden hasta el fondo del mar, donde quedan enterrados por otros sedimentos. Esto captura el carbono contenido en estos complejos, eliminándolo en escalas de tiempo geológicas de la atmósfera y de los depósitos de carbono que se encuentran en rápido intercambio con la superficie de la Tierra.

Es por eso que los minerales arcillosos, también conocidos como filosilicatos, son extremadamente importantes para el ciclo global del carbono:alrededor del 90 por ciento del carbono orgánico secuestrado en el lecho marino alrededor de los continentes está relacionado con reacciones entre el material orgánico y varios minerales. Una variedad de filosilicatos es responsable de una proporción particularmente grande porque su pequeño tamaño y su geometría significa que tienen una superficie específica particularmente alta y pueden unir grandes cantidades de carbono.

Todo depende de la variedad

Sin embargo, no todos los minerales arcillosos forman complejos estables con sustancias orgánicas. En un artículo reciente de la revista Ciencias , un equipo de investigadores de ETH Zurich y Tongji University en Shanghai muestra que diferentes tipos de minerales arcillosos interactúan con la materia orgánica en diversos grados, en un proceso que determina el ciclo del carbono orgánico. Esto también afecta la medida en que cada mineral de arcilla actúa como agente de secuestro de carbono, ya que la unión del carbono con un filosilicato particular depende de su estructura mineralógica y características. Cuanto mayor sea la superficie específica y más fuerte sea su reactividad, cuanto mayor es la cantidad de materia orgánica que puede unirse a él y mayor es el volumen de carbono secuestrado en el sedimento.

Los investigadores estudiaron estos procesos en el Mar de China Meridional, donde la esmectita mineral de arcilla de Luzón (la isla principal de Filipinas), caolinita del continente chino, y la mica y la clorita de las montañas de Taiwán se encuentran. Thomas Blattmann, un ex estudiante de doctorado de ETH y autor principal del estudio, dice que este mar ofrece las mejores condiciones del mundo para estudiar las interacciones entre filosilicatos y materia orgánica. Otros océanos presentan una "mezcla caótica" de filosilicatos en la que se superponen los procesos en los que los investigadores están interesados. "Eso hace que sea más difícil determinar los efectos de los tipos individuales de minerales arcillosos. Por el contrario, en el Mar de China Meridional está claro de qué masa terrestre proviene cada mineral de arcilla, y eso es único ".

Los minerales arcillosos atrapan el carbono

La esmectita se forma cuando el lecho de roca volcánica se erosiona químicamente; en agua dulce, se une con materia orgánica procedente de fértiles, suelos ricos en humus. Una vez que estos complejos llegan al agua salada, sin embargo, las esmectitas intercambian sus cargas orgánicas. Recogen compuestos de carbono disueltos en el agua de mar y liberan la materia orgánica que se originó en la tierra al océano. No está claro qué sucede a continuación con esta materia orgánica. Blattmann cree que es probable que las sustancias orgánicas de Luzón se oxiden, son consumidos por microorganismos, o permanecer libremente disuelto durante miles de años en agua de mar. Los filosilicatos de las montañas de Taiwán se comportan de manera diferente. Se unen muy estrechamente con el carbono continental de Taiwán, llevar la materia orgánica al mar de forma rápida y eficaz.

"La forma en que el carbono que se origina en las masas terrestres se transfiere a los océanos del mundo y se almacena allí depende en última instancia del tipo de mineral de arcilla. Estos minerales afectan la transferencia a gran escala de carbono orgánico de los continentes a su sumidero en el fondo del océano, "Blattmann explica.

Los nuevos hallazgos plantean nuevas preguntas

"Los filosilicatos juegan un papel más importante en el ciclo global del carbono de lo que asumíamos anteriormente, "dice Tim Eglinton, profesor del Instituto Geológico de ETH Zurich. Cuanto mayor sea su superficie específica, cuanto mayor sea la cantidad de materia orgánica que puedan absorber y, como consecuencia, cuanto mayor sea el volumen de carbono que pueden secuestrar en el fondo del océano. "Sin embargo, esto no es algo que podamos cuantificar, porque apenas estamos comenzando a comprender el comportamiento específico de estos diversos minerales arcillosos. Se necesitará una gran cantidad de investigación adicional para que lleguemos a conclusiones sobre las vastas extensiones de los océanos del mundo ".