Régimen Térmico de la Tierra

Este elemento es una expansión del contenido de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema. [aioseo_breadcrumbs] Los sistemas hidrotermales continentales y submarinos son una parte integral del régimen térmico de la Tierra. Los sistemas continentales representan menos del 1% de la pérdida de calor mundial, mientras que los sistemas submarinos suponen casi el 25%.

Pormenores

Las aguas calentadas naturalmente de los sistemas hidrotermales continentales se han utilizado durante siglos, pero los modelos matemáticos de estos sistemas no se han desarrollado hasta los años 50.

Indicaciones

En cambio, la observación directa de los respiraderos hidrotermales del fondo marino se produjo a finales de los años 70.

Sin embargo, los modelos matemáticos de transferencia de calor hidrotermal submarina se desarrollaron para explicar las anomalías de flujo de calor conductivo en las crestas de las dorsales oceánicas incluso antes de que se encontraran los respiraderos. Tanto la convección celular en medios porosos saturados de fluidos como el modelo de flujo en tuberías de un solo paso proporcionan un marco conceptual para la construcción de modelos matemáticos de sistemas hidrotermales. Las recientes simulaciones numéricas de sistemas hidrotermales de baja y alta temperatura en entornos continentales y submarinos ponen de relieve el papel de la permeabilidad en el control del estilo de circulación hidrotermal. Los modelos futuros se centrarán probablemente en las complejidades de la transferencia de calor entre el magma y el sistema hidrotermal, así como en los procesos tectónicos, térmicos y químicos que afectan a la permeabilidad de las rocas en el espacio y el tiempo. Los trabajos futuros también deberán abordar la naturaleza tridimensional de los sistemas hidrotermales y el flujo bifásico en los sistemas hidrotermales submarinos. Todavía, en los años 80 y principios de los 90, no se había investigado suficientemente si los sistemas hidrotermales podrían registrar los cambios climáticos.

Datos verificados por: Chris

Régimen Térmico de la Tierra

Sistemas hidrotermales submarinos
Las condiciones reductoras de los sistemas hidrotermales, que se deben a reacciones de serpentinización, pueden haber sido una importante fuente de biomoléculas en la Tierra primitiva. Estos ambientes reductores son el resultado del flujo de sustancias disueltas en el agua de mar a través de compuestos inorgánicos presentes en el material de la corteza terrestre muy caliente que reducen los compuestos orgánicos del agua de mar. Los compuestos reducidos fluyen fuera del sistema hidrotermal, y los sulfuros inorgánicos formados se precipitan cuando se mezclan con el agua fría (4°C) del océano. Por ejemplo, se han detectado hidrocarburos y compuestos orgánicos oxidados en los fluidos hidrotermales de las fuentes ultramáficas de Rainbow y Lost City.

Sin embargo, los respiraderos hidrotermales suelen descalificarse como reactores eficientes para la síntesis de moléculas bioorgánicas debido a sus temperaturas frecuentemente elevadas. Se han realizado experimentos para explorar el potencial de síntesis de aminoácidos a alta temperatura a partir de soluciones sintéticas de agua de mar de composición variable .

Utilizando condiciones muy favorables de los reactivos (altas concentraciones de especies reactivas y reducidas), se generan pequeñas cantidades de un conjunto limitado de aminoácidos en condiciones de temperatura moderada (∼125-175°C) durante tiempos cortos de calentamiento de unos pocos días, pero incluso estos productos se descomponen significativamente después de tiempos de exposición de aproximadamente una semana.

Una Conclusión

Por lo tanto, aunque los aminoácidos pueden generarse a partir de precursores sencillos y probablemente disponibles en el medio ambiente en las condiciones del sistema hidrotermal submarino, el equilibrio a altas temperaturas favorece la degradación neta de los aminoácidos en lugar de su síntesis.

Aviso

No obstante, los productos que se sintetizan en los respiraderos calientes se apagan rápidamente en el agua fría circundante gracias a la buena conductividad térmica del agua y pueden conservarse.

Existen informes sobre la reacción del CO en sistemas hidrotermales simulados. Cuando se hizo reaccionar una mezcla de CO y CH3SH con una combinación de NiS-FeS a 100°C, se formó ácido acético y su correspondiente tioéster. Este sistema se extendió a la formación de ceto ésteres a temperaturas y presiones más altas, donde el CO se insertó en el tioéster para formar un ceto tioéster que a su vez se hidrolizó a ácido pirúvico. Más recientemente, se han obtenido α-hidroxi y α-aminoácidos en condiciones de posible origen volcánico de la vida calentando CO en presencia de níquel o níquel/hierro con ligandos carbonilo, ciano y metiltio como fuentes de carbono.

Puntualización

Sin embargo, se ha debatido la plausibilidad de las condiciones utilizadas. La formación de los mismos α-hidroxi y α-aminoácidos se ha observado a temperaturas de 145 a 280°C con Ni2+ catalítico, ligandos cianos como fuente de carbono y nitrógeno, y CO como reductor y también fuente de carbono.

También se ha propuesto un géiser nuclear impulsado por un reactor nuclear natural como lugar de nacimiento de la química prebiótica. Un géiser nuclear de este tipo habría aportado las siguientes ventajas: radiación ionizante de alta densidad para promover reacciones químicas en cadena, un sistema para mantener la circulación de material y energía, una temperatura más baja, un entorno localmente reductor y un contenedor para confinar y acumular sustancias químicas volátiles. Se supone que el 235U era común y en gran abundancia en la Tierra hadeana.

Puntualización

Sin embargo, grandes cantidades de 235U habrían requerido un sistema oxidante, que apareció mucho más tarde, después del Gran Evento de Oxidación (hace 2.400-2.300 millones de años).

Datos verificados por: Dewey

Recursos

Véase También

Astronomía, Biología, Ciencia Planetaria, Espacio Exterior, Origen del Mundo, Origen de la Vida,

Bibliografía

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Nathalie Collard, Loïc Peiffer, Yuri Taran, Dinámica del calor y del flujo de fluidos de un estratovolcán: El complejo volcánico Tacaná, México-Guatemala, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 10.1016/j.jvolgeores.2020.106916, (106916), (2020).

Zhikui Guo, Lars Rüpke, Chunhui Tao, HydrothermalFoam v1.0: un modelo de transporte hidrotermal en 3D para sistemas hidrotermales naturales submarinos, Geoscientific Model Development, 10.5194/gmd-13-6547-2020, 13, 12, (6547-6565), (2020).

Sabrina R. Brown, Sherilyn C (se puede estudiar algunos de estos asuntos en la presente plataforma online de ciencias sociales y humanidades). Fritz, Organismos eucariotas de los sistemas hidrotermales continentales, Extremophiles, 10.1007/s00792-019-01101-y, (2019).

Falko Vehling, J. Hasenclever, L. Rüpke, Estrategias de implementación para soluciones de flujo hidrotermal de dos fases basadas en volúmenes de control precisos y eficientes, Transport in Porous Media, 10.1007/s11242-017-0957-2, 121, 2, (233-261), (2017).

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Donald A. Nield, Adrian Bejan, Donald A. Nield, Adrian Bejan, Aspectos geofísicos, Convección en medios porosos, 10.1007/978-3-319-49562-0, (595-628), (2017).

Damien Gaudin, Anthony Finizola, Eric Delcher, François Beauducel, Pascal Allemand, Christophe Delacourt, Elodie Brothelande, Aline Peltier, Fabio Di Gangi, Influencia de las precipitaciones en los flujos de calor y vapor de las zonas fumarólicas: Registros de seis meses a lo largo de la falla de Ty (Soufrière de Guadalupe, Antillas Menores), Journal of Volcanology and Geothermal Research, 10.1016/j.jvolgeores.2015.06.015, 302, (273-285), (2015).

Alan Mayo, Jiri Bruthans, Uso del flujo de calor y de las edades de radiocarbono para estimar la extensión del área de recarga de manantiales termales en roca granitoide, Fractured Rock Hydrogeology, 10.1201/b17016-15, (225-239), (2014)

R.P. Lowell, K. Kolandaivelu, P.A. Rona, Hydrothermal Activity☆, Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences, 10.1016/B978-0-12-409548-9.09132-6, (2014).

Yoshifumi Kawada, Shigeo Yoshida, Sei-ichiro Watanabe, Simulaciones numéricas de la circulación hidrotermal de la dorsal oceánica media incluyendo la separación de fases del agua de mar, Earth, Planets and Space, 10.1186/BF03353403, 56, 2, (193-215), (2014).

Elhoucine Essefi, Goro Komatsu, Alberto Fairén, Marjorie Chan, Chokri Yaich, Modelos de formación y actividad de los montículos de primavera en el sistema Mechertate-Chrita-Sidi El Hani, Túnez oriental: implicaciones para la habitabilidad de Marte, Life, 10.3390/life4030386, 4, 3, (386-432), (2014).

Roberto Barbieri, Barbara Cavalazzi, ¿Cómo informan los ambientes hidrotermales extremos modernos a la identificación de la habitabilidad marciana? El caso del campo de géiseres de El Tatio, Retos, 10.3390/challe5020430, 5, 2, (430-443), (2014).

Damien Gaudin, François Beauducel, Pascal Allemand, Christophe Delacourt, Anthony Finizola, Medición del flujo de calor a partir de imágenes infrarrojas térmicas en zonas fumarólicas de bajo flujo: Ejemplo de la falla de Ty (La Soufrière de Guadalupe), Journal of Volcanology and Geothermal Research, 10.1016/j.jvolgeores.2013.09.009, 267, (47-56), (2013).

Donald A. Nield, Adrian Bejan, Donald A. Nield, Adrian Bejan, Geophysical Aspects, Convection in Porous Media, 10.1007/978-1-4614-5541-7, (523-553), (2013).

Robert P. Lowell, Leonid N. Germanovich, Procesos hidrotermales en las dorsales oceánicas: Results from Scale Analysis and Single-Pass Models, Mid-Ocean Ridges, undefined, (219-244), (2013).

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