Mukul Sharma教授在接受古根海姆奖时如是说

地球科学教授Mukul Sharma获得了约翰·西蒙·古根海姆纪念基金会的奖学金。在赢得古根海姆奖的过程中,Sharma加入了今年从美国和加拿大近3000名申请者中挑选出来的175名顶尖学者和艺术家的行列。

该基金会的网站称,这些奖学金每年发放一次,发给“已经表现出非凡的学术能力或艺术创作能力的人”,帮助他们获得6至12个月的时间,在这段时间内,他们可以“获得尽可能多的创作自由”。之前的获奖者包括诺贝尔奖获得者和美国国家科学院的成员。

沙玛说:“我很荣幸能成为这个了不起的团队中的一员,我感到非常的谦卑和荣幸。”他将利用自己的奖学金来探索一种帮助对抗气候变化的新策略。

拯救世界

在12个月的时间里,夏尔马将探索利用粘土矿物从大气中去除二氧化碳并将其封存在海洋中的可行性。这个想法是在他探索为什么水力压裂法产生的废水是有毒和放射性的时候产生的,这是他参与的几个研究问题之一,他意识到水力压裂法中使用的黑色页岩中的有机碳与粘土矿物密切相关,甚至可以达到纳米级。

起初,夏尔马想知道,他关于把一种粘土矿物的混合物撒在广阔的海洋上的思想实验是否“疯狂”,他说。但在与一位著名的化学海洋学家研究过这一策略后,他决定进一步研究。

“Mukul Sharma的工作一直为地球及其资源的演化提供了深刻的见解,”教务长约瑟夫·赫布尔(Joseph Helble)说。“古根海姆基金会的这一认可现在给了他探索利用廉价而丰富的材料来捕获二氧化碳的灵活性,我认为,如果我们要减缓大气中二氧化碳的积累,这种方法是必不可少的。”

这项研究涉及范围很广,即使是夏尔马,他也参与了各种各样的问题,包括海洋中铂的行为,火星上甲烷的产生,以及太阳磁活动和陆地气候之间的关系。除了地质学和矿物学,它还将利用微生物学、海洋生物学和化学海洋学等领域。

“在我看来,这个问题比我一个人要严重得多,”夏尔马说。“这很重要,因为我们想为我们的子孙后代拯救世界。所以,人们非常、非常慷慨地投入时间,他们做了我只能在梦中做而不能在实验室里做的实验。”

“一个非常非常高的要求”

随着大气中碳含量的增加,全球变暖和海洋酸化的速度一直在加快。在2019年,大约有100亿吨碳被排放到大气中。森林和海洋占了大约一半,剩下的一半留在大气中,净增加约50亿吨。

向低碳全球经济的过渡仍在遥远的未来,而且没有一种技术可以快速、廉价、大规模地消除大气中的二氧化碳,Sharma说。这是一项“非常艰巨的任务”,但在海洋表面喷洒粘土矿物可能会清除人类每年向大气中添加的相当一部分碳。它还可能提供额外的环境效益。

浮游植物是生活在海洋表面附近的微型藻类,它们利用光合作用将二氧化碳转化为食物。每年浮游植物的产生会带走大气中约500亿吨的碳。然而,在海洋病毒、细菌、浮游动物和其他大型动物的活动中,大部分的碳被转化成二氧化碳。

夏尔马的想法是利用粘土矿物来降低碳在海洋表面附近被氧化的效率,方法是将碳快速埋藏到很深的地方。这些矿物质密度大、带电荷、表面积大,在接触到水后,它们会吸附有机物质,然后迅速下降到足够低的深度,把碳从大气循环中带走。根据所使用的矿物质,这个过程也可能产生浮游动物误以为食物的物质,然后排泄出来。浮游动物体内粘土矿物的转化会释放出浮游植物所需的营养物质。增加浮游植物的生产力将进一步减少大气中二氧化碳的含量。粘土矿物与浮游动物粪便颗粒的结合将再次使大气中的碳迅速下沉到海洋的极深处。

夏尔马说,研究将从“婴儿阶段”开始,包括实验室测试,以找出最佳的粘土矿物“混合物”,然后继续在海洋中进行小规模实验,最终发展到更大规模,这将需要数千万美元。

但夏尔马很乐观。他的早期预测被证明是正确的,他和他的团队正在努力确保这个过程不会产生意外的负面后果。夏尔马的一名学生和一名同事测试了夏尔马合成的一种矿物质,发现它对原绿球藻没有影响。原绿球藻是世界上最丰富的光合生物。

“这是一件非常好的事情,”Sharma说。“显然,第一件事是不要伤害。”

地球科学系系主任卡尔·伦肖说:“Mukul是一位极具创造力的科学家,他拥有广泛的兴趣和专业知识,从地球和太阳系的早期演化到减少水力压裂过程中环境污染的方法。Mukul关于一种隔离大气中二氧化碳的新方法的项目正是定义了他的职业生涯的那种创造性和有影响力的研究。看到他的奖学金获得这个令人印象深刻的奖项,我感到非常高兴。”

最近获得古根海姆奖学金的达特茅斯学院教员包括比较文学教授米歇尔·沃伦;Sienna Craig,人类学副教授;2018年,舞蹈指导、戏剧讲师、达特茅斯舞蹈学院(Dartmouth Dance Ensemble)导演约翰·赫金博特姆(John Heginbotham);作曲家阿什利·福尔,音乐助理教授,2017年。

可以通过[email] [protected]找到Aimee Minbiole。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.dartmouth.edu/news/2020/04/professor-mukul-sharma-receiving-guggenheim-award

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