Convertir una de las gemas más finas del mundo, los diamantes, en uno de los peores gases de efecto invernadero, el metano, no parece una gran idea. Sin embargo, esto sucedió gracias al trabajo de un grupo de investigadores de las Universidades de Bolonia y Edimburgo (Reino Unido), el Centre National de la Recherche Scientifique (Francia) y HPSTAR (China). Este resultado publicado en Nature Communications no fue un torpe error de laboratorio. De hecho, este estudio podría proporcionar más información sobre el ciclo profundo del carbono y la formación de hidrocarburos a través de procesos abióticos (es decir, no relacionados con actividades biológicas) en las profundidades de la Tierra.

El ciclo del carbono de la tierra profunda representa aproximadamente el 90% de todo el ciclo del carbono. A pesar de esto, hasta la fecha es poco conocido el ciclo que ocurre bajo la superficie terrestre. Este fenómeno es crucial para la vida en nuestro planeta, ya que permite que el carbono de las profundidades de la Tierra regrese a la atmósfera.

"Es bien sabido que la descomposición del metano puede llevar a la formación de diamantes. Lo que se sabía menos hasta ahora es que el proceso opuesto también es posible. El metano producido a través de la reacción entre los diamantes y el hidrógeno era la pieza que faltaba para una comprensión más amplia de la ciclo profundo del carbono", explica Alberto Vitale Brovarone, profesor del Departamento de Estudios Biológicos, Geológicos y Ambientales de la Universidad de Bolonia y también uno de los autores del estudio.

El ciclo profundo del carbono también incluye la formación de hidrocarburos como el metano como resultado de procesos que no involucran actividades biológicas. Esta teoría ha estado en discusión durante más de un siglo. Queriendo probar esta teoría, los investigadores comenzaron con diamantes que son esencialmente gemas en el manto de la Tierra compuestas de átomos de carbono sólidos en una estructura cristalina.

Los académicos utilizaron una "celda de yunque de diamante", que es un aparato experimental de alta presión que se usa para presionar dos culets de diamante entre sí y reproducir las condiciones de presión del manto superior de la tierra, a más de 70 km de profundidad. Luego, al empujar una atmósfera de hidrógeno puro a 300 °C, los investigadores observaron la formación rápida de metano con sus moléculas compuestas por un átomo de carbono y cuatro de hidrógeno (CH4).

"Creamos un entorno comparable al de la capa exterior del manto terrestre en términos de temperatura y presión y observamos que el diamante y el hidrógeno reaccionaban rápidamente produciendo metano en unos pocos segundos", afirma Vitale Bovarone. "Esto demuestra que los hidrocarburos como el metano pueden formarse en las profundidades abióticas. Este fenómeno puede desempeñar un papel clave en el ciclo del carbono en las profundidades de la Tierra".

Los investigadores replicaron este experimento agregando grafito, que también está compuesto de carbono puro, y un material de carbono similar al vidrio. En ambos casos, observaron que el metano se formaba más rápido y en mayor cantidad en comparación con cuando solo usaban diamantes. Estos resultados sugieren que los materiales grafíticos a base de carbono pueden ser reactivos muy eficientes y, por lo tanto, pueden actuar como fuentes de energía que alimentan las reservas de metano en el manto superior de la tierra.