Trasformare una delle gemme più belle del mondo, i diamanti, in uno dei peggiori gas serra, il metano, non sembra una grande idea. Eppure ciò è avvenuto grazie al lavoro di un gruppo di ricercatori delle Università di Bologna ed Edimburgo (UK), del Centre National de la Recherche Scientifique (Francia) e di HPSTAR (Cina). Questo risultato è stato pubblicato in Nature Communications non è stato un goffo errore di laboratorio. In effetti, questo studio potrebbe fornire maggiori informazioni sul ciclo profondo del carbonio e sulla formazione di idrocarburi attraverso processi abiotici (cioè estranei alle attività biologiche) nelle profondità della Terra.

Il ciclo del carbonio della terra profonda rappresenta circa il 90% dell'intero ciclo del carbonio. Nonostante ciò, ad oggi il ciclo che si verifica sotto la superficie terrestre è poco noto. Questo fenomeno è fondamentale per la vita sul nostro pianeta in quanto consente al carbonio nelle profondità della Terra di tornare nell'atmosfera.

"È risaputo che la decomposizione del metano può portare alla formazione del diamante. Quello che fino ad ora era meno noto è che è possibile anche il processo opposto. Il metano prodotto dalla reazione tra i diamanti e l'idrogeno era il pezzo mancante per una più ampia comprensione del ciclo profondo del carbonio", spiega Alberto Vitale Brovarone, docente presso il Dipartimento di studi biologici, geologici e ambientali dell'Università di Bologna e tra gli autori dello studio.

Il ciclo profondo del carbonio comprende anche la formazione di idrocarburi come il metano come risultato di processi che non coinvolgono attività biologiche. Questa teoria è in discussione da oltre un secolo. Volendo testare questa teoria, i ricercatori sono partiti dai diamanti che sono essenzialmente gemme nel mantello terrestre composte da atomi di carbonio solido in una struttura cristallina.

Gli studiosi hanno utilizzato una "cella a incudine di diamante" che è un apparato sperimentale ad alta pressione utilizzato per premere due culet di diamante l'uno contro l'altro e replicare le condizioni di pressione del mantello superiore della terra, a oltre 70 km di profondità. Quindi, spingendo un'atmosfera di idrogeno puro a 300 °C, i ricercatori hanno osservato la rapida formazione di metano con le sue molecole composte da un atomo di carbonio e quattro di idrogeno (CH4).

"Abbiamo creato un ambiente paragonabile a quello dello strato esterno del mantello terrestre in termini di temperatura e pressione e abbiamo osservato che diamante e idrogeno reagivano prontamente producendo metano in pochi secondi", afferma Vitale Bovarone. "Questo dimostra che gli idrocarburi come il metano possono formarsi a profondità abiotiche. Questo fenomeno può svolgere un ruolo chiave nel ciclo del carbonio della Terra profonda".

I ricercatori hanno replicato questo esperimento aggiungendo grafite, anch'essa composta da carbonio puro, e un materiale di carbonio simile al vetro. In entrambi i casi, hanno osservato la formazione di metano più rapidamente e più copiosamente rispetto a quando utilizzavano solo diamanti. Questi risultati suggeriscono che i materiali grafitici a base di carbonio possono essere reagenti molto efficienti e possono quindi agire come fonti di energia che alimentano le riserve di metano nel mantello superiore della terra.