Calciumcarbonaat kristalliseert uit via een fasenscheiding. Er vormen zich eerst nanodruppeltjes van vloeibaar calciumcarbonaat met nog maar een klein beetje water, die rondzweven in de oplossing. Dááruit vormen zich vervolgens de kristallen, suggereren computersimulaties die zojuist werden gepresenteerd in Science.

Het zou betekenen dat calciumcarbonaat oftewel kalksteen zich onttrekt aan de klassieke nucleatietheorie. En dat zou bijvoorbeeld weer kunnen inhouden dat er een ander model nodig is om te beschrijven hoe koraalafzettingen en schelpen zich vormen, en wat het effect van een verzurende oceaan op die processen is.

“Calcium carbonate is a huge player in the planet’s carboncycle, so any new insight into how it behaves is potentially big news”, zo vat de persvoorlichter van Berkeley Lab het samen. De auteurs, die deels werkzaam zijn in dat lab, houden het er op dat het ‘of the utmost importance’ is om experimenteel vast te stellen of hun theorie klopt.

Metingen met NMR en elektronenmicroscopie suggereerden al eerder dat zich in oververzadigde calciumcarbonaatoplossingen nanoclustertjes lijken te vormen van ionen. De nu gepubliceerde simulaties bevestigen voor het eerst dat dit kan kloppen: de fasenscheiding is energetisch gezien gunstig. Bovendien komt er dus uit dat het echt een tweede vloeibare fase moet zijn, iets wat je met de huidige microscooptechnieken niet kunt zien.

Vervolgens klonteren de druppeltjes samen en worden er steeds meer watermoleculen uitgewerkt, tot je amorf vast CaCO₃ overhoudt dat vanzelf uitkristalliseert.

Een flimpje maakt iets duidelijker wat er gebeurt:

Over de exacte consequenties voor de aardse calciumcarbonaathuishouding, en over de vraag of de verzuring van de oceanen er erger of juist minder erg door wordt, laten de onderzoekers zich overigens niet uit.

bron: Berkeley Lab