Hunter
Ritka kén uralhatja a Föld mélyét
A kén egy, a Föld felszínén ritkán látható mélykék formája lehet bolygónk alsó kérgének és felső köpenyének az egyik domináns eleme.
A triszulfur-ionként ismert S3− nagyban különbözik a közismert szulfát- (SO42-) és szulfid- (S2−) ionoktól. "Ez egy köztes forma" - mondta Gleb Pokrovski, a toulouse-i Géosciences Environment kísérleti geokémikusa, az ionról közzé tett tanulmány szerzője.
Pokrovski csapata nem végzett közvetlen mintavételezést a szóban forgó kénről, az ugyanis túl mélyen helyezkedik el a Föld kérgében ahhoz, hogy fúrással elérhető legyen, nem is szólva arról, hogy a felszínre kerülve erőteljes kémiai változásokon menne át. Ehelyett a csapat egy úgynevezett gyémántüllő-cellát használt kénben gazdag folyadékok hevítésére, olyan hőmérsékletet és nyomást idézve elő, ami hasonló a felszín alatt 10-100 kilométerrel uralkodóhoz, majd infravörös spektroszkópiával megfigyelték milyen vegyületek jönnek létre. Eredményeik azt mutatták, hogy 250 Celsius-fok feletti hőmérsékleten és 0,5 gigapascal feletti nyomáson a triszulfur-ion a legstabilabb elem.
Bár a felfedezés elsőre kissé elvontnak tűnik, fontos ismeretekkel szolgálhat a korai Föld fejlődését illetően. A hagyományos elméletek szerint 2-2,4 milliárd éve, a fotoszintézis beindulása előtt bolygónk légköre rendkívül szegény volt oxigénben. Ez az elmélet a kén négy stabil izotópjának (32S, 33S, 34S és 36S) arányain alapul, melyeket a kor különböző ásványi lerakódásaiban találtak. Ezeket az arányokat nagyban befolyásolja a légköri oxigén aránya, ezért hasznos támpontoknak tekinthetők az oxigénszintek megállapításánál. A tanulmányok azonban nem vették figyelembe, hogyan befolyásolhatta a triszulfur a szóban forgó arányokat, jegyzi meg Pokrovski.
"A kénizotóp geokémia azon az alapvető feltevésen nyugszik, mely szerint magas hőmérsékleteken a kén-dioxid és a kén-hidrogén a két fő kéntartalmú vizes vegyület" - magyarázta Hiroshi Ohmoto, a Pennsylvania Állami Egyetem geokémikusa. "A tanulmány azt tükrözi, hogy ez egy túlságosan leegyszerűsített feltevés, és azt sugallja, hogy fontos a kénizotópos reakciók kinetikájának tanulmányozása a H2S, a triszulfur-ion, a szulfát és az SO2 között, a kénizotópos adatok pontos értelmezéséhez."
Ariel Anbar, az Arizona Állami Egyetem biogeokémikusa egyetért kollégájával. "A kénizotóp eltérések fontos eszközzé váltak a fiatal Föld légköri oxigén evolúciójának megállapításában" - mondta. "A felfedezés, mely szerint a triszulfur a kén egy fontos formája lehet a szubdukciós zóna üledékeiben, valószínűleg új elméleteket fog eredményezni egyes, különösen a vulkanikus forrásokból származó kénizotópok különbségeinek okairól."
A felfedezés az értékes ásványok kialakulásának tanulmányozásában is hasznos lehet, teszi hozzá Craig Manning, a UCLA geokémikusa. A kénösszetevők kulcsfontosságúak a nemesfémek, mint az arany, a réz vagy a platina kialakulásában szerepet játszó földtani folyamatoknál. Mi több, a geofizikusok időnként a kénizotóp-arányok segítségével találják meg a magmák és ércek forrásait. "Ez egy bonyolult dolog" - mondta Pokrovski, amit szerinte a triszulfur felfedezése még tovább bonyolít. A következő lépés, hogy fémeket adjanak a letesztelt oldatokba. "Demonstrálnunk kell, hogy a triszulfur képes a fémekhez kötődni és hordozni azokat."
Manning, aki Pokrovski a Science-ben megjelent tanulmányához már elkészítette kommentárját, megjegyzi, hogy a felfedezésnek van még egy érdekessége, ha ugyanis be tudnánk kukucskálni a Föld felszíne alá, akkor valószínűleg gyönyörű ultramarin kék folyadékokat láthatnánk.
A triszulfur-ionként ismert S3− nagyban különbözik a közismert szulfát- (SO42-) és szulfid- (S2−) ionoktól. "Ez egy köztes forma" - mondta Gleb Pokrovski, a toulouse-i Géosciences Environment kísérleti geokémikusa, az ionról közzé tett tanulmány szerzője.
Pokrovski csapata nem végzett közvetlen mintavételezést a szóban forgó kénről, az ugyanis túl mélyen helyezkedik el a Föld kérgében ahhoz, hogy fúrással elérhető legyen, nem is szólva arról, hogy a felszínre kerülve erőteljes kémiai változásokon menne át. Ehelyett a csapat egy úgynevezett gyémántüllő-cellát használt kénben gazdag folyadékok hevítésére, olyan hőmérsékletet és nyomást idézve elő, ami hasonló a felszín alatt 10-100 kilométerrel uralkodóhoz, majd infravörös spektroszkópiával megfigyelték milyen vegyületek jönnek létre. Eredményeik azt mutatták, hogy 250 Celsius-fok feletti hőmérsékleten és 0,5 gigapascal feletti nyomáson a triszulfur-ion a legstabilabb elem.
Bár a felfedezés elsőre kissé elvontnak tűnik, fontos ismeretekkel szolgálhat a korai Föld fejlődését illetően. A hagyományos elméletek szerint 2-2,4 milliárd éve, a fotoszintézis beindulása előtt bolygónk légköre rendkívül szegény volt oxigénben. Ez az elmélet a kén négy stabil izotópjának (32S, 33S, 34S és 36S) arányain alapul, melyeket a kor különböző ásványi lerakódásaiban találtak. Ezeket az arányokat nagyban befolyásolja a légköri oxigén aránya, ezért hasznos támpontoknak tekinthetők az oxigénszintek megállapításánál. A tanulmányok azonban nem vették figyelembe, hogyan befolyásolhatta a triszulfur a szóban forgó arányokat, jegyzi meg Pokrovski.
"A kénizotóp geokémia azon az alapvető feltevésen nyugszik, mely szerint magas hőmérsékleteken a kén-dioxid és a kén-hidrogén a két fő kéntartalmú vizes vegyület" - magyarázta Hiroshi Ohmoto, a Pennsylvania Állami Egyetem geokémikusa. "A tanulmány azt tükrözi, hogy ez egy túlságosan leegyszerűsített feltevés, és azt sugallja, hogy fontos a kénizotópos reakciók kinetikájának tanulmányozása a H2S, a triszulfur-ion, a szulfát és az SO2 között, a kénizotópos adatok pontos értelmezéséhez."Ariel Anbar, az Arizona Állami Egyetem biogeokémikusa egyetért kollégájával. "A kénizotóp eltérések fontos eszközzé váltak a fiatal Föld légköri oxigén evolúciójának megállapításában" - mondta. "A felfedezés, mely szerint a triszulfur a kén egy fontos formája lehet a szubdukciós zóna üledékeiben, valószínűleg új elméleteket fog eredményezni egyes, különösen a vulkanikus forrásokból származó kénizotópok különbségeinek okairól."
A felfedezés az értékes ásványok kialakulásának tanulmányozásában is hasznos lehet, teszi hozzá Craig Manning, a UCLA geokémikusa. A kénösszetevők kulcsfontosságúak a nemesfémek, mint az arany, a réz vagy a platina kialakulásában szerepet játszó földtani folyamatoknál. Mi több, a geofizikusok időnként a kénizotóp-arányok segítségével találják meg a magmák és ércek forrásait. "Ez egy bonyolult dolog" - mondta Pokrovski, amit szerinte a triszulfur felfedezése még tovább bonyolít. A következő lépés, hogy fémeket adjanak a letesztelt oldatokba. "Demonstrálnunk kell, hogy a triszulfur képes a fémekhez kötődni és hordozni azokat."
Manning, aki Pokrovski a Science-ben megjelent tanulmányához már elkészítette kommentárját, megjegyzi, hogy a felfedezésnek van még egy érdekessége, ha ugyanis be tudnánk kukucskálni a Föld felszíne alá, akkor valószínűleg gyönyörű ultramarin kék folyadékokat láthatnánk.
