根據香港科技大學（HKUST）的一項新研究，地球深處的二氧化碳可能比以前認為的更加活躍，並可能在氣候變化中發揮了比以前認為的更大的作用。由潘鼎教授領導的這項研究分析了二氧化碳在水中的溶解情況及其對減少碳從地下返回大氣的潛在影響。

地球上絕大部分的碳被埋在其內部。這些深層的碳影響著地表附近的碳的形式和濃度，這反過來又會影響地質時期的全球氣候。因此，評估有多少碳存在於地下數百公里的深層水庫中是很重要的。

“現有的研究集中在地球表面以上或接近地球表面的碳物種。然而，地球上90%以上的碳儲存在地殼、地幔、甚至地核中，這一點卻鮮為人知，”潘教授解釋說。

利用物理學中的第一原理模擬，他的團隊發現，二氧化碳在地球深層碳循環中可能比以前認為的更加活躍，這在很大程度上影響了地球深層和近地層儲層之間的碳傳輸。

研究發現，將二氧化碳和水封閉在合適的納米多孔礦物中可能會提高地下碳儲存的效率。它表明，在碳捕集與封存工作中，將二氧化碳與水一起在納米封存下變成岩石提供了一種安全的方法，可以將碳永久地封存在地下，並且返回大氣的風險很低。

這些發現最近發表在國際學術期刊《自然通訊》上。

“將二氧化碳溶於水是一個日常過程，但它的普遍性掩蓋了它的重要性。它對地球的碳循環有很大的影響，它深深地影響著地質時期的全球氣候變化和人類的能源消耗，”潘教授說。”這是理解極端條件下二氧化碳水溶液不尋常的物理和化學特性的重要一步。”

以前的研究集中在散裝溶液中的溶解碳的特性。但是在地球深處或地下碳儲存中，水溶液通常被限制在地球材料的孔隙、晶界和裂縫中的納米級，空間限制和界面化學可能使溶液有根本的不同。

含碳流體可以深達數百公里，這是不可能直接觀察到的。在實驗上，在地球深處發現的極端壓力-溫度條件下測量它們也是非常具有挑戰性的。

潘教授是該大學物理學和化學的副教授。該團隊還包括博士生Nore Stolte和Rui Hou。他們進行了模擬，以研究二氧化碳在水中的反應，在納米封存中的反應。他們將由石墨烯（石墨的一個原子層）和stishovite（一種高壓SiO2晶體）納米密封的碳溶液與溶解在散裝溶液中的碳溶液進行比較，發現二氧化碳在納米密封中的反應比在散裝中更大。

這項研究為研究地球深處水中更複雜的碳反應鋪平了道路，例如鑽石的形成、非生物基因石油的起源，甚至是深層生命。作為研究的下一步，該團隊希望探索碳是否會進一步反應形成更複雜的分子，如有機物。

潘教授開發並應用計算和數值方法，從第一原理理解和預測液體、固體和納米結構的特性和行為。在高性能超級計算機的幫助下，他的團隊為與可持續發展相關的緊迫和基本科學問題尋求答案，如水科學、深層碳循環和清潔能源。