Mark Howard Thiemens (nacido el 6 de enero de 1950 en St. Louis, Missouri) es profesor distinguido y presidente de Chancellors Associates en el Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de California en San Diego. [1] Es más conocido por el descubrimiento de un nuevo fenómeno químico físico denominado efecto isotópico independiente de la masa. [2]
Mark H. Thiemens | |
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Nació | |
Educación | BS Univ. Miami, Universidad MS Old Dominion, Doctor. Universidad Estatal de Florida Miami |
Conocido por | Descubrimiento de la química de isótopos independientes de la masa y sus aplicaciones en la naturaleza en el espacio y el tiempo, el origen de la vida, el cambio climático y la química física de los efectos de los isótopos. |
Esposos) | Nasrin Marzban |
Niños | Maxwell Marzban Thiemens y Lillian Marzban Thiemens |
Premios | Medalla Goldschmidt Medalla EO Lawrence Medalla |
Carrera científica | |
Campos | Química física de los efectos isotópicos, Origen y evolución del sistema solar, |
Instituciones | Universidad de California San Diego |
Sus estudios han atravesado una amplia gama de temas que incluyen química física y cuántica básica, origen del sistema solar, seguimiento del origen y evolución de la vida en la Tierra primitiva; química estratosférica, cambio climático e identificación de gases de efecto invernadero, química atmosférica de Marte, geoquímica de isótopos y pasado y futuro. Su trabajo combina estudios fotoquímicos de isótopos, tanto en laboratorio como en sincrotrones, trabajo de campo en el Polo Sur, [3] la Cumbre de Groenlandia y el Himalaya tibetano [4] para muestreo climático y geológico en China para registros de rocas terrestres primitivas.
Su trabajo no isotópico ha incluido el descubrimiento de una fuente desconocida del óxido nitroso, un gas de efecto invernadero, que lidera la eliminación industrial global de todas las emisiones, una importante contribución al cambio climático global. [5] Thiemens ha trabajado en el desarrollo de nuevas técnicas de imágenes para muestras de retorno de misiones espaciales [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] y la detección de superconductividad en la naturaleza. [13]
Educación
Thiemens obtuvo su licenciatura en Ciencias de la Universidad de Miami. Sus estudios con el geoquímico isotópico Cesare Emiliani , estudiante de doctorado de Harold Urey y co-descubridor de la determinación de la temperatura del paleoclima estimularon su interés por los isótopos. Thiemens recibió una maestría de la Universidad Old Dominion y un doctorado de la Universidad Estatal de Florida por su investigación utilizando isótopos estables e identificación de partículas utilizando el acelerador FSU Van de Graff. Se trasladó a la Universidad de Chicago en el Instituto Enrico Fermi de Estudios Nucleares (1977-1980), donde trabajó con Robert N. Clayton utilizando muestras lunares para rastrear el origen y la evolución del viento solar, la cosmoquímica de meteoritos y la química atmosférica temprana.
Carrera profesional
Thiemens se trasladó al Departamento de Química de la Universidad de California en San Diego en 1980, donde fue contratado como profesor asistente en sustitución de Hans Seuss y se hizo cargo del laboratorio del Premio Nobel Harold Urey . Fue ascendido a profesor titular en 1989 y se desempeñó como presidente del Departamento de Química y Bioquímica de 1996 a 1999. Fue el Decano fundador de la División de Ciencias Físicas y sirvió de 1999 a 2016.
Investigar
La investigación de Thiemens en UCSD se inició después de una reconstrucción del espectrómetro de masas de relación de isótopos Urey para permitir la medición de ambas relaciones de isótopos de oxígeno ( 18 O / 16 O, 17 O / 16 O). Su primera publicación como profesor asistente informó en Science el primer efecto isotópico independiente de masa que se produjo durante la formación de ozono. Esta fue la primera demostración de un proceso químico que podría alterar las proporciones de isótopos de una manera independiente de la diferencia de masa. [14] Lo más sorprendente fue que el patrón de masa independiente y la variación de 17 O / 16 O, 18 O / 16 O variaron igualmente y reprodujeron el mismo patrón observado en las inclusiones primitivas del meteorito condrítico carbonoso de Allende. [15] La suposición subyacente para la anomalía de inclusiones derivada de un componente nucleosintético era incorrecta y se necesitaban nuevos modelos para la formación temprana del sistema solar y desde entonces han evolucionado. Gran parte de la investigación de Thiemens se ha dedicado a explorar experimentalmente los procesos de fraccionamiento relevantes que pueden explicar las observaciones; incluyendo efectos de fotodisociación de sincrotrón en CO. [16] [17] [18] También se ha demostrado experimentalmente que el proceso de formación de gas a partículas de los primeros sólidos en la nebulosa produce la anomalía independiente de la masa. [19] Los estudios de materiales meteoríticos de Thiemens en isótopos de azufre han demostrado que los ácidos sulfónicos de meteoritos condríticos han demostrado que los procesos fotoquímicos han contribuido de forma importante a su síntesis molecular [20] , así como a otras especies de azufre. [21] Para interpretar los efectos de los isótopos independientes de la masa durante la fotodisociación, Thiemens ha trabajado en colaboración con Raphy Levine de la Universidad Hebrea [22] [23] para interpretar los efectos de los isótopos independientes de la masa durante la fotodisociación y explorar mejor la física química fundamental de los procesos. La comprensión de la base del efecto del ozono ha sido ampliamente estudiada por el premio Nobel Rudy Marcus y catalizó una comprensión más profunda de la física química. [24] [25]
Thiemens ha trabajado ampliamente en la comprensión del sistema terrestre. Thiemens y Trogler [26] identificaron una fuente del 10% de las crecientes emisiones de óxido nitroso, un gas de efecto invernadero con un forzamiento radiativo de 200 veces CO 2 por molécula y una vida útil de más de 100 años con fuentes no identificadas. Se demostró que la fabricación de ácido adípico, utilizado en la producción de nailon, es una fuente de importancia mundial. En el año posterior a la publicación, un consorcio interindustrial global se unió para eliminar todas las emisiones de N2O, con un impacto climático de gran alcance. [27]
El trabajo de Thiemens en química atmosférica ha tenido un gran impacto. La química atmosférica de los isótopos de oxígeno se ha utilizado para definir las reacciones de la superficie del ozono atmosférico en Marte en escalas de tiempo de miles de millones de años [28] y se ha medido el registro de carbonato isotópico de oxígeno en Marte para profundizar la comprensión de la mezcla de los yacimientos. [29] [30] Las mediciones isotópicas de oxígeno en aerosoles de carbonato atmosférico terrestre permiten resolver la química de reacción heterogénea en ambas atmósferas. [31] Se utilizaron isótopos de azufre independientes de masa en meteoritos de Marte para mostrar reacciones fotoquímicas de SO 2 ultravioleta en la atmósfera marciana pasada. [32]
Las observaciones de azufre de Marte conducen a una de las aplicaciones más importantes de los efectos isotópicos. En la atmósfera terrestre actual, la necesidad de luz ultravioleta para llevar a cabo la fotodisociación de SO 2 no permite que ocurra en la atmósfera inferior de hoy debido a la pantalla de ozono estratosférico de la luz ultravioleta, pero en una atmósfera de oxígeno reducido los rayos ultravioleta deberían pasar. La medición de isótopos de azufre en el registro de rocas más antiguo de la Tierra reveló que los efectos de isótopos de azufre independientes de masa grande y variable ocurren en proporciones 33 S / 32 S, 36 S / 32 S, [33] como se observa en los meteoritos de Marte y experimentos de laboratorio. [34] La corta vida útil atmosférica de la fotoquímica del SO 2 se produce sólo con niveles reducidos de O 2 -O 3 . Por primera vez, se pudieron determinar los niveles de oxígeno en la tierra más antigua. [35] [ referencia circular ] El trabajo con azufre se usa ampliamente para rastrear el origen y la evolución de la vida.
Las anomalías isotópicas de azufre actuales en el sulfato del hielo de la Antártida y Groenlandia se han utilizado para determinar la influencia de volcanes masivos en la estratosfera. [36] Las muestras de un pozo de nieve cavado por Thiemens y sus colegas han demostrado que existen fuentes de química del azufre que deben incluirse en los estudios de la atmósfera actual y de la Tierra primitiva. [37]
La inclusión de 35 S radiogénico con los 4 isótopos de azufre estables ha mejorado aún más los detalles mecanicistas de los contribuyentes a los procesos de fraccionamiento en la era anterior a Cambrium y en la actualidad. [38] Se observa una anomalía del azufre atmosférico en los diamantes y rastrea de forma única la dinámica de mezcla atmósfera-manto en escalas de tiempo de miles de millones de años. [39]
Thiemens ha utilizado isótopos de oxígeno para estudiar la química del oxígeno de la estratosfera y la mesosfera utilizando un muestreador de aire completo criogénico transportado por cohetes. [40] [41] La intersección de O ( 1 D) del intercambio de fotólisis de ozono con CO 2 y pasa la anomalía isotópica para ser utilizada como trazador. El pequeño efecto en el O 2 se elimina mediante el proceso de fotosíntesis y respiración [42] y permite una nueva forma altamente sensible de cuantificar la productividad primaria global (GPP) en los océanos del mundo y, a partir del oxígeno atrapado en los núcleos de hielo durante mucho tiempo. períodos.
Usando isótopos de oxígeno independientes de la masa, Thiemens y sus colegas los han aplicado para identificar mejor las fuentes de N 2 O. Thiemens desarrolló la capacidad de medir el 35 S producido naturalmente (vida media de 87 días) para proporcionar las primeras emisiones atmosféricas transpacíficas de Fukushima y calcular la neutronicidad del reactor. [43] [44] Recientemente, el método determinó las tasas de fusión de los glaciares tibetanos del Himalaya, la fuente de agua potable del 40% de la población de la Tierra. [45] Thiemens ha mostrado recientemente con sus colegas la primera detección de superconductividad en la naturaleza, en este caso en meteoritos. [13]
Servicio
Además de su servicio como presidente y decano, Thiemens ha estado activo en el servicio externo:
- Junta Directiva, Fundación de Investigación de la Universidad Estatal de San Diego, 2006-2009
- Junta Asesora Científica de la Ciudad de San Diego (2002-2005)
- Junta de Fideicomisarios del Museo de Historia Natural de San Diego (2001-2006)
- Junta Asesora Ambiental de la Cámara de Comercio de San Diego 1998-1999.
- Junta de Asesores de ECO AID (1999-2002)
- Junta Asesora Científica. Oficina de Comercio y Desarrollo Empresarial. San Diego (2002)
- Comité organizador del Simposio del Premio Kyoto de San Diego, líder de UCSD. 2006-2016.
- Council, The Meteoritical Society, 2008-2011.
- Comité sobre la Importancia del Transporte Internacional de Contaminantes del Aire (2008-2009) Consejo Nacional de Investigación . ( Informe de fuentes globales de contaminación local )
- Comprensión del impacto de la venta de la reserva de helio (2008-2009). Consejo Nacional de Investigación ( Informe sobre la venta de helio de las Naciones ) Consejo Nacional de Investigación
- Comité de Protección Planetaria. Regreso de la muestra de Marte (2008-2009). Consejo Nacional de Investigación ( Evaluación de la protección planetaria para la misión de retorno de muestras de Marte )
- Comité de Estándares de Protección Planetaria para Cuerpos Helados en el Sistema Solar Exterior (2011) Consejo Nacional de Investigación
- Junta de Sistemas Energéticos y Ambientales 2009-2016. Academia Nacional de Ciencias .
- Buscando vida en el espacio y el tiempo. (2016-2017). Estudio solicitado por la Junta de Ciencias Espaciales.
- Junta de Ciencias Espaciales (2014-presente). Academia Nacional de Ciencias
- Comité Ejecutivo, Junta de Ciencias Espaciales (2018-presente) Academia Nacional de Ciencias.
- Editor asociado, Proceedings National Academy of Sciences , 2007 al presente. Academia Nacional de Ciencias
Honores
- Premio Docente-Académico de la Fundación Dreyfus (1986)
- Premio Alexander Von Humboldt Fellows (1990)
- Premio Alexander Von Humboldt (1993)
- Electo, miembro de la Sociedad Meteorítica (1996)
- Medalla Ernest O.Lawrence, Departamento de Energía (1998)
- Presidente investido de Chancellors Associates (1999-presente)
- American Chemical Society (San Diego) Científico distinguido del año (2002)
- Elegido, miembro de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias (2002)
- Premio al alumno distinguido, Old Dominion University (2003)
- Press Club Headliner of the Year 2002 (2003)
- Seleccionado, San Diego City Beat, 33 personas a seguir en 2003 (2003)
- Premio al catalizador creativo, UCSD-TV (2003)
- Elegido, Phi Beta Kappa (2005)
- Elegido, Academia Nacional de Ciencias (2006)
- Planeta menor nombrado en su honor: Asteroide (7004) Markthiemens. Unión Astronómica Internacional (2006). [46]
- Elegido miembro de la Unión Geofísica Estadounidense (2006).
- Electo, miembro de la Sociedad de Geoquímica (2007)
- Electo, miembro de la Asociación Europea de Geoquímica (2007)
- Graduado hecho bueno, exalumno distinguido, Sociedad de Honor Omega Delta Kappa, Universidad Estatal de Florida (2007)
- Medalla VM Goldschmidt ; La Sociedad Geoquímica. Otorgado en Davos, Suiza (2009)
- Seleccionado uno de los 100 graduados distinguidos en 100 años de historia de la Universidad Estatal de Florida (2010).
- Premio Cozzarelli, Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. Por un trabajo destacado en Ciencias Físicas en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2011).
- Miembro electo de la Asociación Estadounidense de Artes y Ciencias (2013).
- Profesor Albert Einstein, Academia China de Ciencias (2014).
- Medalla Leonard de la Sociedad Meteorítica (2017)
- Miller, profesor visitante, Universidad de California Berkeley (2017)
- Cátedra Gauss, Academia de Ciencias de Göttingen, Alemania (2017)
- Cátedra Gauss, Academia de Ciencias de Göttingen, Alemania (2020)
Referencias
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enlaces externos
- Mark H. Thiemens en Google Scholar
- Mark H. Thiemens de la Academia Nacional de Ciencias