p Os zeólitos podem ser considerados o burro de carga da natureza. p Preenchido com orifícios e canais microscópicos, esses minerais ultraporosos podem absorver contaminantes ambientais, filtrar a água potável, gerenciar o lixo nuclear e até mesmo absorver dióxido de carbono (CO ₂ )

p Agora, no primeiro estudo desse tipo, Pesquisadores da Northwestern University analisaram espécimes de zeólitos antigos coletados nas bordas do leste da Islândia para descobrir que os zeólitos separam os isótopos de cálcio de uma forma totalmente inesperada.

p "O cálcio ocorre como vários isótopos com massas diferentes, "disse Claire Nelson, o primeiro autor do artigo. "A maioria dos minerais incorporam preferencialmente isótopos de cálcio mais leves. O que descobrimos é que alguns zeólitos preferem isótopos mais leves em um grau extremo, enquanto outros zeólitos preferem isótopos mais pesados, um resultado raro e surpreendente. "

p Esta descoberta pode ajudar a quantificar as temperaturas em sistemas geológicos modernos e antigos, bem como informar os esforços para mitigar as mudanças climáticas causadas pelo homem por meio do sequestro de captura de carbono.

p O estudo foi publicado nesta sexta-feira (1º de outubro) na revista. Comunicações Terra e Meio Ambiente , um novo jornal de acesso aberto estabelecido pela Nature Portfolio.

p "Descobrimos algo completamente inesperado e novo, "disse Andrew Jacobson, autor sênior do estudo. "Pode ter implicações abrangentes nas geociências e em vários campos, especialmente considerando que os zeólitos têm inúmeras aplicações na indústria, medicina e remediação ambiental. "

p Jacobson é professor de ciências terrestres e planetárias no Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern. Nelson obteve recentemente seu Ph.D. trabalha no laboratório de Jacobson e atualmente é um cientista pesquisador de pós-doutorado no Observatório Terrestre Lamont-Doherty da Universidade de Columbia. O especialista em zeólita Tobias Weisenberger, um geólogo do Centro de Pesquisa Breiðdasvík da Universidade da Islândia, foi um dos principais co-autores do estudo.

p Rapel para rochas

p Embora se formem em uma ampla variedade de ambientes geológicos, zeólitas são particularmente comuns em configurações vulcânicas que produzem basalto. À medida que a lava em erupção de vulcões se acumula ao longo do tempo, as rochas enterradas se comprimem e se transformam. A água subterrânea interage com essas rochas para formar zeólitas, que compreendem alumínio, átomos de oxigênio e silício ligados entre si para formar estruturas semelhantes a gaiolas tridimensionais.

p "A lava vulcânica inicial cristalizou em minerais primários, "Disse Nelson." Então a água choveu e se infiltrou nas rochas, dissolveu-os e produziu minerais secundários como zeólitas e calcita. "

p Para coletar amostras para o estudo, Nelson visitou a região de Berufjörður-Breiðdalur no leste da Islândia, onde a erosão glacial esculpiu vales profundos e fiordes em rocha basáltica para revelar zeólitas enterradas. Nelson escalou o topo das montanhas do fiorde e fez rapel no desfiladeiro do rio para coletar amostras de várias altitudes, representando diferentes profundidades de sepultamento e, portanto, temperaturas de metamorfismo.

p Uma grande surpresa

p Para analisar essas amostras, Nelson usou uma tecnologia de ponta, método altamente preciso para medir isótopos de cálcio desenvolvido no laboratório de Jacobson. Nelson e Jacobson estavam particularmente interessados ​​em identificar mecanismos que fracionam (ou separam) os isótopos de cálcio de acordo com suas massas.

p "Por décadas, geocientistas têm empregado zeólitas para entender a alteração hidrotermal do basalto, mas até agora, pesquisadores de isótopos de cálcio os negligenciaram, "Jacobson disse." Acontece que, os minerais mostram fracionamentos de isótopos de cálcio extremamente grandes, muito maior do que qualquer um previu ou mesmo pensou ser possível. "

p A equipe da Northwestern descobriu que os zeólitos mostraram extrema variabilidade dos isótopos de cálcio, mais do que praticamente todos os outros materiais produzidos na superfície da Terra.

p Após uma análise mais aprofundada, Nelson descobriu que esse comportamento se correlaciona diretamente com os comprimentos das ligações entre os átomos de cálcio e oxigênio dentro dos zeólitos. Os zeólitos que suportam ligações mais longas acumulam isótopos de cálcio mais leves, enquanto aqueles com ligações mais curtas acumulam isótopos de cálcio mais pesados.

p "Basicamente, isótopos mais pesados ​​preferem ligações mais fortes (ou mais curtas), "Nelson disse." É termodinamicamente mais favorável para ligações mais fortes para concentrar isótopos mais pesados. Ligações mais longas preferem energeticamente isótopos mais leves. Essas observações são raras e informam o que sabemos sobre o comportamento dos isótopos de cálcio em geral. "

p Potencial quente

p Os resultados têm implicações abrangentes, como zeólitas têm múltiplas aplicações industriais e comerciais. Além disso, compreender os mecanismos que fracionam os isótopos de cálcio pode ajudar a informar os usos existentes e novos do proxy de isótopos de cálcio. Como o fracionamento de isótopos pode ser dependente da temperatura, Jacobson e Nelson dizem que os zeólitos podem ser desenvolvidos em um tipo completamente novo de geotermômetro, potencialmente capaz de reconstruir temperaturas antigas em ambientes onde se formam zeólitas.

p "A relação do comprimento da ligação indica que os fracionamentos são controlados pela termodinâmica em vez da cinética, "Disse Nelson." Termodinâmica, ou equilíbrio, o fracionamento controlado depende da temperatura. Então, com mais pesquisas, as razões de isótopos de cálcio dos zeólitos poderiam ser usadas para quantificar as temperaturas do passado. "

p O novo entendimento também tem significado para o uso de isótopos de cálcio para rastrear o intemperismo do basalto, incluindo seu papel na regulação do clima de longo prazo e aplicação na captura e armazenamento de carbono.