Carbonio profondo

Il petrolio e' un elemento centrale delle nostre esistenze. Non c'e' persona che viva nei paesi industrializzati che possa negare una dipendenza dagli idrocarburi (catene di carbonio e idrogeno, componente primaria del petrolio). Persino chi rifiuta il paradigma di trasporto basato sull' auto privata, deve piegarsi al fatto che il petrolio e' alla base di quasi tutte le produzioni industriali. Agricoltura e trasporti sono tra i settori dove questa dipendenza e' piu' accentuata. Nonostante il ruolo centrale che i composti del carbonio giocano nella nostra esistenza, abbiamo una conoscenza piuttosto scarsa del modo in cui il pianeta terra processi questo tipo di materiali. In altre parole non sappiamo molto dei cicli del carbonio, del modo cioe' in cui il carbonio e' distribuito nel pianeta e la natura ed estensione di questi giacimenti. Nessun progetto esplorativo e' andato mai sotto i 12 Km (la terra ha un raggio di 6000 Km), anche se esistono progetti di perforazione per arrire al Moho, la regione tra crosta e matello. Parecchio e' stato fatto per capire le interazioni crosta terrestre-atmosfera, ma ci sono ormai molte evidenze che il sistema Terra e' piu' complicato e scambi di sostanza tra atmosfera e mantello giochino un ruolo importante nei cicli del carbonio.

Il petrolio e' considerato un prodotto dell' effetto combinato di batteri e temperatura su materiale organico (piante e animali) che milioni di anni fa ricopriva il pianeta. Molteplici evidenze sembrano supportare questa teoria, anche se diversi punti rimangono aperti e non chiari. Una seconda formulazione considera il petrolio di origine abiogenica, cioe' derivante non da materiale organico ma dall' interazione di rocce con acqua. La teoria, formulata in URSS negli anni quaranta del secolo scorso, e' sempre stata considerata eretica e solo intorno agli anni novanta sono stati prodotti risultati scientificamente accurati che ne supportavano diversi aspetti.

Se pensiamo che metano (molecola con un solo atomo di Carbonio) e altri idrocarburi si trovano in pianeti privi di foreste o animali (Titano , Giove), non e' cosi' assurdo pensare che un meccanismo abiogenico possa avere generato una parte (seppur minima) del petrolio. Il punto centrale e' capire come, quanto e la rilevanza per scopi commerciali. Gli esperimenti ad alta pressione e temperatura (2000 gradi e 5 GPa) possono essere piuttosto complicati, cosi' simulare al computer le reazioni e' una valida alternativa. Negli ultimi due anni ho studiato come dal metano si potesse arrivare a formare catena di idrocarburi, simulando le condizioni del mantello superiore, in una zona della terra compresa tra i 30 e i 300 Km.
Il risultato finale (disponibile gratis sui Proceeding of National Academy of Science ) e' piuttosto affascinante: alle condizioni di pressione e temperatura del mantello e' possibile trasformare il metano in catena di idrocarburi. Risultato non ovvio, visto che in condizioni di pressione "normali" e sopra i 800 Kelvin, il metano tende a separarsi in idrogeno e carbonio.

Questo non significa "petrolio senza fine", ma e' un tassello importante per capire i depositi di carbonio e idrocarburi nel pianeta. Problemi aperti rimangono come questi idrocarburi possano muoversi in superfice senza decomporsi o l' interazione con rocce di natura ferrosa o in generali con ossidi. E' possibile cioe' che le catene di idrocarburi possano distruggersi durante la depressurizzazione o per interazione con ossigeno, largamente presente nel mantello. Siamo cioe' lontani dal capire l' impatto sulle reali riserve di gas e petrolio, anche se diversi studi sul campo indicano l' esistenze di depositi di natura abiogenica (per esempio i depositi turchi del "Olimpic Chimaera fire"). Una ipotesi e' per esempio il trasporto tramite fratture mantello-crosta, ipotesi pero' da verificare.

Studi del genere non salveranno la specie umana, ma aiuteranno a capire il pianeta nella sua interezza, pianeta in fondo che e' l' unico che abbiamo.

Edit: un interessante commento al lavoro si puo' trovare anche qui