Новый механизм «внутрь и наружу» раскрывает, как диоксид углерода реагирует на поверхности воды

Исследователи из Кембриджа и Университетского колледжа Лондона обнаружили, что CO₂ может реагировать в самом верхнем слое воды по новому механизму «внутрь и наружу». Вместо полного растворения в воде CO₂ кратковременно погружается в поверхностный слой толщиной в несколько молекул, реагирует с образованием угольной кислоты и затем вновь выходит на поверхность. Исследование, опубликованное в PNAS, было проведено с использованием машинного обучения для моделирования реакции на уровне атомов и молекул.

Этот механизм бросает вызов прежним представлениям и означает, что подкисление океана (океанская кислотность) может происходить быстрее, чем считалось ранее, прямо на границе раздела воздух-вода. Понимание этого процесса имеет решающее значение для улучшения климатических моделей и прогнозов, так как текущие оценки изменений pH океана могут быть занижены.

«Это похоже на то, что вместо глубокого погружения в воду для реакции, CO₂ делает быстрый "нырок" в самый верхний слой воды, где может прореагировать с образованием угольной кислоты. Этот кислотный вид затем возвращается на поверхность и "выскакивает" обратно», — пояснил Сэмюэл Брукс, первый автор статьи. Учёные также обнаружили, что энергетический барьер для реакции на поверхности оказался примерно вдвое ниже, чем ожидалось, что делает её столь же вероятной, как и в толще воды.