lunes, diciembre 5, 2022

Cómo un diamante puede indicar que a 600 kilómetros de profundidad hay agua

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Un equipo de investigación germano-italiano-estadounidense analizó un diamante raro formado a 660 kilómetros bajo la superficie de la Tierra utilizando técnicas que incluyen espectroscopía Raman y espectrometría FTIR. El estudio confirmó algo que durante mucho tiempo fue solo una teoría, a saber, que el agua del océano acompaña a las losas en subducción y, por lo tanto, ingresa a la zona de transición. Esto significa que el ciclo del agua de nuestro planeta incluye su interior.

La zona de transición (TZ) es el nombre que se le da a la capa límite que separa el manto superior y el manto inferior de la Tierra. Se encuentra a una profundidad de 410 a 660 kilómetros. La inmensa presión de hasta 23.000 bar en la TZ hace que el mineral verde oliva olivino, que constituye alrededor del 70% del manto superior de la Tierra y también llamado peridoto, altere su estructura cristalina. En el límite superior de la zona de transición, a una profundidad de unos 410 kilómetros, se convierte en wadsleyita más densa; a 520 kilómetros se metamorfosea en ringwoodita aún más densa.

“Estas transformaciones minerales dificultan en gran medida los movimientos de las rocas en el manto”, explicó el profesor Frank Brenker del Instituto de Geociencias de la Universidad Goethe de Frankfurt. Por ejemplo, las plumas del manto, columnas ascendentes de roca caliente del manto profundo, a veces se detienen directamente debajo de la zona de transición. El movimiento de masa en la dirección opuesta también se detiene. “Las placas en subducción a menudo tienen dificultades para atravesar toda la zona de transición. Por lo tanto, hay un cementerio completo de tales placas en esta zona debajo de Europa”, agregó.

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Sin embargo, hasta ahora no se sabía cuáles eran los efectos a largo plazo de la “succión” de material en la zona de transición sobre su composición geoquímica y si allí existían mayores cantidades de agua. Según Brenker, “las losas de subducción también transportan sedimentos de aguas profundas al interior de la Tierra. Estos sedimentos pueden contener grandes cantidades de agua y CO2. Pero hasta ahora no estaba claro cuánto entra en la zona de transición en forma de más minerales y carbonatos estables e hidratados, y por lo tanto tampoco estaba claro si realmente se almacenan allí grandes cantidades de agua”.

Sin duda, las condiciones reinantes serían propicias para ello. Los minerales densos wadsleyita y ringwoodita pueden (a diferencia del olivino en profundidades menores) almacenar grandes cantidades de agua; de hecho, tan grandes que la zona de transición teóricamente podría absorber seis veces la cantidad de agua en nuestros océanos. “Entonces sabíamos que la capa límite tiene una enorme capacidad para almacenar agua”, remarcó Brenker. “Sin embargo, no sabíamos si realmente lo hizo”.

Un estudio internacional en el que participó el geocientífico de Frankfurt ahora ha proporcionado la respuesta. El equipo de investigación analizó un diamante de Botswana, África. Se formó a una profundidad de 660 kilómetros, justo en la interfaz entre la zona de transición y el manto inferior, donde la ringwoodita es el mineral predominante. Los diamantes de esta región son muy raros, incluso entre los diamantes raros de origen súper profundo, que representan solo el 1% de los diamantes.

Cómo se acumula en roca hidratada

Los análisis del trabajo publicado en la revista científica Nature Geoscience revelaron que la piedra contiene numerosas inclusiones de ringwoodita, que exhiben un alto contenido de agua. Además, el grupo de investigación pudo determinar la composición química de la piedra. Era casi exactamente el mismo que el de prácticamente todos los fragmentos de roca del manto encontrados en basaltos en cualquier parte del mundo. Esto mostró que el diamante definitivamente provenía de una parte normal del manto de la Tierra.

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“En este estudio hemos demostrado que la zona de transición no es una esponja seca, sino que contiene cantidades considerables de agua”, dice Brenker, y agrega: “Esto también nos acerca un paso más a la idea de Julio Verne de un océano dentro de la Tierra”. La diferencia es que allí abajo no hay océano, sino roca hidratada que, según Brenker, no se sentiría mojada ni gotearía agua.

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