Malgré toutes les inquiétudes suscitées par la quantité de carbone qui fait des ravages sur notre climat mondial, la Terre est remarquablement pauvre en carbone. Le carbone n’est qu’un oligoélément dans la Terre et un élément mineur dans le Soleil, écrivent les auteurs de cet article. Le sixième élément : Comment le carbone façonne notre mondesera publié le mois prochain par Princeton University Press.

Malgré les problèmes liés à l’utilisation par l’humanité des combustibles fossiles à base de carbone, notre existence entière dépend de la capacité de cet élément à créer une chimie riche, ont déclaré les co-auteurs Theodore B. Snow, professeur émérite à l’Université du Colorado à Boulder et Don Brownlee, professeur émérite à l’Université du Colorado à Boulder. Université de Washington à Seattle, P.S.

Ce qui est surprenant, c’est la rareté du carbone sur la Terre entière ; L’abondance totale de carbone n’est que de quelques centaines de parties par million, m’a dit Brownlee par e-mail. Cependant, sur Terre, le carbone était certainement l’élixir crucial qui a conduit à l’évolution des molécules complexes et des voies chimiques qui ont rendu la vie possible, dit-il.

Ironiquement, la plupart des objets riches en carbone du système solaire ne sont pas le soleil ou les planètes, mais des corps plus petits tels que les comètes et les astéroïdes, les éléments constitutifs des planètes restantes qui ont survécu à des collisions planétaires ou ont été éjectées des orbites solaires pendant plus de 4 milliards d’années. , écrivent Snow et Brownlee.

Cependant, la Terre a une structure en couches et le carbone – le sixième élément du tableau périodique – est présent à tous les niveaux, depuis le sommet de l’atmosphère jusqu’au cœur de notre planète.

Pourquoi la Terre est-elle si pauvre en carbone ?

Brownlee dit que la Terre s’est formée dans la zone habitable du Soleil, où le carbone n’a pas formé de solides de manière efficace. Il dit que la Terre est très pauvre en carbone par rapport aux astéroïdes et comètes typiques qui se sont formés beaucoup plus gros que le Soleil et sont souvent considérés comme des éléments constitutifs préservés des planètes solides.

Mais le carbone peut causer des problèmes.

Le carbone est le seul élément chimique qui possède sa propre taxe ; Nous dépensons des milliards de dollars inconnus pour apprendre à y faire face ; Brownlee dit que nous entendons sans cesse dire que notre utilisation du carbone détruira la Terre. Il affirme que la production de combustibles fossiles est un cadeau de la nature, mais que le réchauffement climatique qui en résulte a de nombreux effets graves.

Défis à venir

Il affirme que la hausse des températures due à l’accumulation de dioxyde de carbone entraînera une élévation du niveau de la mer et entraînera des changements dans les zones de culture et des extrêmes climatiques mondiaux, mais il est impossible que tout ce que les humains peuvent faire actuellement puisse détruire notre planète.

Malgré sa relative rareté ici sur Terre, la capacité du carbone à se lier à des éléments pour former un nombre presque infini de composés est probablement la raison pour laquelle nous sommes ici pour en parler. Mais la vie dans notre système solaire aurait-elle pu fonctionner différemment et s’appuyer sur un élément comme le silicium au lieu du carbone ?

Le silicium n’est pas un élément cosmiquement rare (c’est le septième élément le plus abondant dans la galaxie), mais le carbone est environ quatre fois plus abondant, notent Snow et Brownlee. Ils ont écrit que le silicium est plus abondant sur Terre (26 % en masse) que le carbone.

Quant à trouver du silicium ici dans notre système solaire ?

Des météorites primordiales chaudes, humides et chargées de silicium ont été chauffées au cours des premiers millions d’années de l’histoire du système solaire, explique Brownlee. Il déclare : Nous avons examiné des milliers d’échantillons lunaires, des milliers de météorites et même des échantillons de comètes, mais nous n’avons trouvé aucune preuve que le silicium contenu dans ces matériaux vieux d’un milliard d’années était impliqué dans un processus pouvant être considéré comme une vie.

Qu’en est-il de la vie à base de silicium en dehors de votre système solaire ?

Même si nous disposions de milliers d’excellents spectres d’exoplanètes, nous ne serions probablement pas en mesure de connaître la vie à base de silicium, car il n’y aurait pas de gaz contenant du silicium dans leur atmosphère, explique Brownlee. Il affirme que la vie sur Terre est plus facile à découvrir pour les extraterrestres car ils ont créé une atmosphère exotique (azote, oxygène et dioxyde de carbone) qui ne peut exister par des processus chimiques normaux.

Comment le carbone est-il réparti au sein de notre galaxie ?

Brownlee dit qu’il existe peut-être une quantité idéale de carbone pour qu’il y ait de la vie sur une planète, mais qui sait ce que c’est ? Une trop grande quantité pourrait conduire à de mauvaises atmosphères (comme Vénus), et trop peu pourrait être trop faible pour que la vie puisse commencer, dit-il.

Des questions fondamentales demeurent

L’une de ces questions est de savoir comment le carbone parvient réellement à atteindre des planètes semblables à la Terre.

Le Soleil et le système solaire primitif contenaient d’énormes quantités de carbone (le quatrième élément le plus abondant après l’hydrogène, l’hélium et l’oxygène), mais la Terre était formée de matériaux solides et la plupart des atomes de carbone étaient sous forme de monoxyde de carbone gazeux, explique Brownlee. .

C’est juste ce genre de puzzle Le sixième élément Points forts. Approfondi et complet, ce livre sera un atout pour les bibliothèques savantes pour les décennies à venir.

Des scientifiques chinois et étrangers dans la province du Fujian ont découvert de grandes traces de dinosaures, qui, selon eux, étaient les plus grandes traces de dinosaures jamais connues, et ont conduit à la création d’une nouvelle espèce du genre des empreintes digitales.

Un article de recherche sur cette découverte a été publié le mois dernier dans la revue universitaire iScience.

L’équipe de recherche a découvert que sur un grand site de traces de dinosaures datant de la période du Crétacé supérieur (il y a 110,5 à 66 millions d’années) découvert dans le comté de Shanghang, à Longyan, il y avait de grandes traces de dinosaures, la longueur des espèces éteintes étant estimée à au moins 5 mètres de long et son corps. Avec une hauteur d’environ 2 mètres, la taille est comparable à celle du tyrannosaure et de l’Utahraptor de Chine méridionale, deux dinosaures redoutables déjà découverts.

Une équipe de scientifiques chinois et étrangers dirigée par l’Université chinoise des géosciences (Pékin) et le Musée d’histoire naturelle lithique du Fujian Yingliang a annoncé la découverte lundi.

En 2020, le musée et l’université ont travaillé en équipe commune d’exploration scientifique pour rechercher des fossiles de dinosaures dans le Fujian. L’année dernière, l’équipe de l’expédition a baptisé le grand site de traces de dinosaures du Crétacé supérieur découvert à Shanghai le « Groupe de traces de dinosaures du Fujian Longxiang », et l’article correspondant a été publié dans l’Academic Journal of Cretaceous Research.

Xing Lida, professeur agrégé à l’université, a déclaré que le site de l’empreinte présente une vaste superficie, une bonne préservation et une forte diversité. Actuellement, au moins huit espèces de dinosaures ont été identifiées, dont de grands sauropodes, théropodes et autres. Parmi eux, il y a 12 empreintes de dinosaures théropodes à deux doigts, qui peuvent être clairement divisées en deux types de dinosaures déinonychosauriens en fonction de leur taille et de leur forme.

Les dinosaures ont vécu de la période jurassique (il y a 199,6 à 145,5 millions d’années) jusqu’au Crétacé (il y a 145 à 66 millions d’années). Leur deuxième orteil sur le pied arrière a une grande griffe en forme de faucille, et la griffe meurtrière est généralement levée vers le haut lors du mouvement, laissant une empreinte à deux doigts du troisième et du quatrième orteil sur le sol.

Parmi les empreintes à deux doigts découvertes, les plus grandes empreintes à deux doigts mesurent en moyenne environ 36,4 cm de longueur et 16,9 cm de largeur – dépassant de loin la longueur des empreintes de Deinonychusaurus du Shandong précédemment découvertes, qui étaient de 28,5 cm, ce qui en fait les plus grandes, a déclaré Xing. Le plus grand nombre de pattes de dinosaure jamais trouvées.

« D’un point de vue morphologique, les grandes empreintes à deux doigts de Longxiang ne correspondent pas aux caractéristiques de tous les genres de pieds de Deinonychosaure précédemment identifiés », a-t-il déclaré. Sur la base des besoins de recherche, l’équipe a créé un nouveau groupe pour classer les empreintes et a nommé cette espèce Fujianipus yingliangi, qui était probablement une empreinte laissée par un grand dinosaure mégalosauridé.

Stephen Brusatte, expert renommé en dinosaures de l’Université d’Edimbourg au Royaume-Uni, a déclaré : « Au milieu du Crétacé asiatique, les grands allosauroïdes ont progressivement disparu et des groupes de dinosaures célèbres tels que le Tyrannosaure et le grand Dionysaure semblaient rivaliser pour la couronne des dinosaures de taille moyenne. des prédateurs de grande taille. » Le fabricant d’empreintes digitales Fujianipus yingliangi a été l’une des tentatives les plus audacieuses de cette compétition.

Niu Qicheng, directeur du Musée d’histoire naturelle lithique du Fujian Yingliang, estime que la découverte du Fujian Yingliang élargit considérablement la gamme de tailles des empreintes de dinosaures deinonychosaurus, démontrant le potentiel de recherche du site de traces de dinosaures de Fujian Longxiang et sa grande importance pour l’étude du Crétacé supérieur. . Animaux dinosaures en Chine.

« Cage » est la manière dont les scientifiques décrivent un nouveau type de matériau poreux, unique dans sa structure moléculaire, qui peut être utilisé pour piéger le dioxyde de carbone et un autre gaz à effet de serre plus puissant.

Synthétisé en laboratoire par des chercheurs du Royaume-Uni et de Chine, le matériau est fabriqué en deux étapes, avec des réactions assemblant les éléments constitutifs du prisme triangulaire dans des cages tétraédriques plus grandes et plus symétriques – produisant la première structure moléculaire de ce type. L’équipe affirme.

Le matériau résultant, avec son abondance de molécules polaires, attire et retient les gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone (CO2).₂) avec une forte affinité. Il a également démontré une excellente stabilité dans l’eau, ce qui est essentiel pour son utilisation dans le captage du carbone dans les environnements industriels, à partir de flux de gaz humides ou humides.

« C’est une découverte passionnante » Il dit Mark Little, chercheur en matériaux à l’université Heriot-Watt d’Édimbourg et auteur principal de l’étude, a déclaré : « Parce que nous avons besoin de nouveaux matériaux poreux pour aider à résoudre les plus grands défis de la société, tels que la capture et le stockage des gaz à effet de serre. »

Bien que cela n’ait pas été largement testé, des expériences en laboratoire ont montré que le nouveau matériau en forme de cage possède également une capacité d’absorption élevée. Hexafluorure de soufre (SF₆), ce qui, selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, est Le gaz à effet de serre le plus puissant.

Où CO₂ Reste dans l’atmosphère pendant 5 à 200 ans, SF₆ Il peut survivre entre 800 et 3 200 ans. C’est malgré SF₆ Ses niveaux atmosphériques sont bien plus faibles et sa durée de vie extrêmement longue confère au SF₆ Potentiel de réchauffement climatique de Environ 23 500 fois Celui du CO₂ Par rapport à il y a plus de 100 ans.

Supprimer de grandes quantités de SF₆ Et partager₂ Depuis l’atmosphère, ou plutôt en l’empêchant d’y pénétrer, c’est ce que nous devons faire de toute urgence pour contrôler le changement climatique.

Les chercheurs estiment que nous devons creuser autour 20 milliards de tonnes de dioxyde de carbone₂ Chaque année Annuler nos émissions de carbone qui ne font que croître.

À ce jour, des stratégies de décarbonation sont en place 2 milliards de tonnes par an, mais ce sont surtout les arbres et le sol qui font leur travail. Juste à propos de 0,1 pour cent d’élimination du carboneEnviron 2,3 millions de tonnes par an, grâce à de nouvelles technologies comme le captage direct de l’air, qui utilise des matériaux poreux pour absorber le dioxyde de carbone.₂ Depuis les airs.

Les chercheurs sont occupés Créer de nouveaux matériaux Pour améliorer le captage direct de l’air afin de le rendre plus efficace et moins consommateur d’énergie, ce nouveau matériau pourrait être une autre option. Mais pour éviter les pires effets du changement climatique, nous devons travailler à réduire les émissions de gaz à effet de serre plus rapidement que ces technologies émergentes ne peuvent le faire actuellement.

Cependant, nous devons faire tout notre possible pour résoudre ce problème mondial. Créer un matériau d’une telle complexité structurelle n’a pas été facile, même si les molécules élémentaires s’assemblaient techniquement elles-mêmes.

Cette stratégie est appelée Auto-assemblage supramoléculaire. Ils peuvent produire des structures chimiquement réticulées à partir d’éléments de base plus simples, mais nécessitent quelques ajustements car « les meilleures conditions de réaction ne sont souvent pas intuitivement évidentes », expliquent Little et ses collègues. expliqué dans leur article publié.

Plus la molécule finale est complexe, plus elle est difficile à synthétiser et plus un « brouillage » moléculaire peut se produire dans ces réactions.

Pour aborder ces interactions moléculaires invisibles, les chercheurs ont utilisé des simulations pour prédire comment leurs molécules primaires s’assembleraient dans ce nouveau type de matériau poreux. Ils ont pris en compte la géométrie des molécules initiales potentielles, ainsi que la stabilité chimique et la dureté du produit final.

Outre sa capacité à absorber les gaz à effet de serre, les chercheurs ont déclaré Suggérer Les nouveaux matériaux pourraient également être utilisés pour éliminer d’autres vapeurs toxiques de l’air, telles que les composés organiques volatils, qui se transforment facilement en vapeurs ou en gaz provenant des surfaces, y compris à l’intérieur des voitures neuves.

« Nous considérons cette étude comme une étape importante vers l’ouverture de telles applications à l’avenir », a déclaré Little. Il dit.

L’étude a été publiée dans Synthèse de la nature.