Non sembra una buona idea trasformare una delle gemme più belle del mondo, i diamanti, in uno dei peggiori gas serra, il metano. Ma questo è stato raggiunto da un gruppo di ricercatori delle Università di Bologna ed Edimburgo (Regno Unito), Centre National de la Recherche Scientifique (Francia) e HPSTAR (Cina). È sulla rivista Comunicazione della natura i risultati pubblicati non sono un grossolano errore di laboratorio. Invece, questo studio potrebbe fornire maggiori informazioni sul ciclo profondo del carbonio e sulla formazione di idrocarburi attraverso processi abiotici (cioè senza riferimento all’attività biologica) nelle profondità della terra.

Il ciclo del carbonio nelle profondità della terra rappresenta circa il 90% del ciclo totale del carbonio. Tuttavia, si sa poco dei cicli che si verificano sotto la superficie terrestre. Questo fenomeno è molto importante per la vita sul nostro pianeta perché consente al carbonio nelle profondità della terra di tornare nell’atmosfera.

“È risaputo che la decomposizione del metano può portare alla formazione di diamanti. Quello che prima era meno noto era che è possibile anche il processo inverso. Il metano, che si forma dalla reazione tra diamante e idrogeno, è l’elemento mancante per un una migliore comprensione del ciclo profondo del carbonio”, spiega Alberto Vitale Brovarone, docente presso la Facoltà di Biologia, Geologia e Scienze Ambientali dell’Università di Bologna e coautore dello studio.

Il ciclo profondo del carbonio include anche la formazione di idrocarburi come il metano a seguito di processi che non comportano attività biologica. Questa teoria è stata dibattuta per più di un secolo. Per testare questa teoria, i ricercatori hanno iniziato con il diamante, che è fondamentalmente una pietra preziosa nel mantello terrestre e consiste di atomi di carbonio densamente impacchettati in una struttura cristallina.

Gli scienziati hanno utilizzato una “cella a incudine di diamante”, un apparato di prova ad alta pressione in cui due sfere di diamante vengono premute l’una contro l’altra per simulare le condizioni di pressione del mantello superiore a una profondità di oltre 70 km. Quindi i ricercatori hanno spremuto un’atmosfera di idrogeno puro a 300 °C e hanno osservato quanto velocemente si è formato il metano, la cui molecola è composta da un carbonio e quattro atomi di idrogeno (CH4).

“Abbiamo creato un ambiente paragonabile a quello del mantello esterno della Terra in termini di temperatura e pressione, e abbiamo potuto osservare che diamante e idrogeno reagiscono al metano in pochi secondi”, spiega Vitale Bovarone. “Ciò suggerisce che gli idrocarburi come il metano possono formarsi a profondità abiotiche. Questo fenomeno potrebbe svolgere un ruolo chiave nel ciclo profondo del carbonio della Terra”.

I ricercatori hanno ripetuto questo esperimento aggiungendo grafite, anch’essa di puro carbonio, e un materiale vetroso in carbonio. In entrambi i casi, hanno osservato che il metano si è formato più rapidamente e in quantità maggiori che se avessero usato solo diamanti. Questi risultati suggeriscono che i materiali di grafite a base di carbonio possono essere reagenti altamente efficienti e quindi servire come fonte di energia per le riserve di metano nel mantello superiore della Terra.