martedì 23 aprile 2019

IL CICLO GEOLOGICO DEL CARBONIO O CICLO LENTO, di Rosa Maria Mistretta


LA SCUOLA DEL SAPERE



Ogni anno sono erosi dai continenti circa 2 km3 di materiale solido. Se questo evento fosse a senso unico i continenti sarebbero già scomparsi. Le terre emerse esistono da milioni di anni nonostante l'azione erosiva per cui è implicito pensare all’esistenza di un ritorno di materia. L’evento, quindi, deve essere ciclico.

Secondo la teoria della tettonica a placche la litosfera è formata da placche o zolle crostali in movimento.  I fondali oceani si espandono verso i continenti e vengono spinti all'interno dei continenti stessi. 



La componente geologica del ciclo del Carbonio interagisce con il ciclo della roccia nei processi di dissoluzione, precipitazione di minerali, interramento e subduzione e eruzioni. Nell’atmosfera, l’acido carbonico dà un reazione con l'anidride carbonica atmosferica (CO2) e acqua.
L’acqua debolmente acida raggiunge la superficie come pioggia, reagisce con i minerali sulla superficie terrestre, sciogliendoli lentamente nei loro ioni componenti attraverso il processo di agenti atmosferici chimici. Questi ioni componenti sono trasportati in acque superficiali (torrenti e fiumi) fino all'oceano, dove precipitano come minerali come la calcite (CaCO3). 
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CALCITE


Il percorso geologico del ciclo del Carbonio richiede molto più tempo del percorso biologico: infatti sono necessari milioni di anni perché il Carbonio completi il percorso geologico.
Il calore naturale e la pressione fanno sì che le rocce preesistenti modifichino la tessitura, la struttura la costituzione mineralogica e la composizione chimica. Il fenomeno è chiamato metamorfismo: è un fenomeno naturale che avviene nelle profondità terrestri in particolari situazioni. Gli elementi costituenti la roccia si riorganizzano e si raggruppano i nuovi minerali di varia struttura.
Quando gli organismi marini muoiono, i loro resti affondano depositandosi per diventare poi parte del sedimento sul fondo dell'oceano. Durante il tempo geologico, il sedimento si trasforma in calcare, che è il più grande serbatoio di Carbonio sulla Terra.
 Quando i vulcani eruttano, rilasciano il gas nell'atmosfera. Attualmente, i vulcani emettono tra 130 e 380 milioni di tonnellate di anidride carbonica all'anno. Per fare un confronto, l’attività industriale emette circa 30 miliardi di tonnellate di biossido di Carbonio all'anno - 100-300 volte di più dei vulcani - bruciando combustibili fossili.
Il movimento del Carbonio dall'atmosfera alla litosfera inizia con la pioggia. Il Carbonio atmosferico si combina con l'acqua per formare un acido carbonico, che cade in superficie. L'acido scioglie le rocce e rilascia ioni di calcio, magnesio, potassio o sodio. I fiumi trasportano ioni di calcio nell'oceano, dove reagiscono con il carbonato dissolto nell'acqua. Il prodotto di tale reazione, il carbonato di calcio, è quindi depositato sul fondo oceanico, dove diventa calcare. Nell'oceano, gli ioni di calcio si combinano con gli ioni bicarbonato per formare il carbonato di calcio. Nell'oceano attuale, la maggior parte del carbonato di calcio è costituita da organismi (calcificanti) che producono conchiglie, da coralli e plancton (come coccolithophores e foraminiferi). Alla loro morte, affondano e si depositano nel fondo marino.
Nel tempo, strati di gusci e sedimenti sono cementati insieme e si trasformano in roccia, immagazzinando il Carbonio in pietra calcarea e i suoi derivati. Questi tipi di roccia sono spesso formati da corpi di piante marine e animali, e le loro conchiglie e scheletri possono essere preservati come fossili. Originariamente uno strato di sedimento, ricco di Carbonio organico sepolto in profondità, con il calore e la pressione è trasformato in carbone. Carbone e altri combustibili fossili sono una comoda fonte di energia, ma quando sono bruciati, il Carbonio immagazzinato è rilasciato nell'atmosfera. Ciò altera l'equilibrio del ciclo del Carbonio e sta cambiando il clima della Terra.
La chimica regola questa fluttuazione tra oceano, terra e atmosfera. Se l'anidride carbonica viene a far parte dell’atmosfera a causa di un aumento dell'attività vulcanica, ad esempio, le temperature aumentano, portando a maggior condensazione, quindi a più pioggia, che dissolve più roccia, creando più ioni che alla fine depositano più Carbonio sul fondo dell'oceano. Sono necessarie alcune centinaia di migliaia di anni per riequilibrare il ciclo lento del Carbonio attraverso l'esposizione agli agenti chimici.

Il passaggio da anidride carbonica atmosferica a acque superficiali è rappresentato dalla soluzione in acqua di CO2 che avviene secondo la seguente formula:
 CO2 + H2O >>>> H2CO3
L’acido carbonico si forma dove c'è contatto tra acqua e aria.

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