La frase “el agua es vida” es cierta: el agua hace posible toda la vida conocida en la Tierra.
También es un componente clave para lubricar el movimiento superlento de la capa del manto terrestre, hidratando esas capas de roca lo suficiente como para que se filtren y se deslicen unas sobre otras. Esto es importante para el ciclo tectónico, que a su vez ayuda a regular el clima a lo largo del tiempo geológico. Esa agua también permite un importante reciclaje de rocas y compuestos volátiles a través del manto.
“El agua líquida es el componente clave de la habitabilidad de la Tierra”, escribe el geocientífico Alfred Wilson, de la Universidad de Leeds en el Reino Unido , en un comentario que acompaña a un nuevo estudio sobre las aguas internas de la Tierra.
¿Cómo llegó esa agua al manto?
Un modelo sugiere que los asteroides trajeron el agua a la Tierra, y que esta se mantuvo hidratada durante la formación del planeta. O quizás el agua llegó más tarde, hidratando un manto previamente seco.
Hasta ahora no se había comprendido con exactitud dónde se encuentra actualmente esa agua dentro de la capa del manto, de kilómetros de profundidad, en el interior del planeta. La nueva investigación sugiere que es probable que el agua se encuentre cerca del límite entre el manto y su núcleo externo líquido, donde las pruebas sísmicas han demostrado que existen misteriosas “zonas de velocidad ultrabaja”.
El manto inferior se extiende desde aproximadamente 660 hasta 2900 kilómetros por debajo de la superficie. Se cree que sus minerales más abundantes, como la bridgmanita y la ferropericlasa, son en gran parte secos.
Otros minerales pueden retener agua en las profundidades, pero muchos necesitan composiciones inusuales para mantenerse estables o se descomponen a las altas temperaturas que se encuentran en el manto más profundo. Así que los investigadores buscaron otra posibilidad.
Para recrear altas temperaturas y presiones, utilizaron celdas de yunque de diamante calentadas por láser (dispositivos que comprimen pequeñas muestras entre dos puntas de diamante separadas por apenas el grosor de una hoja de papel, mientras que los láseres las irradian con calor). En esas condiciones, los científicos han identificado dos oxihidróxidos de hierro previamente desconocidos (Fe5O12Hx y Fe7O12Hx), que podrían retener enormes cantidades de agua. Los experimentos demuestran que estas fases pueden existir en condiciones del manto profundo, pero no demuestran directamente que estén presentes en el interior de la Tierra.
“Identificar estos oxihidróxidos de hierro es importante porque son fases densas y aparentemente estables que capturan y retienen agua en una amplia gama de condiciones del manto inferior”, escribe Wilson en su comentario.
Estos minerales se formaron incluso cuando el agua era escasa. En algunos experimentos, el material de partida contenía menos del 0,1% de agua, pero incluso esas concentraciones mínimas de hidrógeno fueron suficientes para estabilizar las nuevas fases.
Eso es importante porque el interior profundo de la Tierra no es como un gigantesco océano subterráneo. Cualquier agua almacenada allí tendría que incorporarse a los minerales, a menudo en condiciones donde el agua libre es prácticamente inexistente. Estos nuevos minerales parecen ser excepcionalmente adecuados para esta tarea.
Ambos materiales son estables en las condiciones extremas de la parte más profunda del manto y son sustancialmente más densos que la roca del manto circundante. Esto significa que cuando un “océano de magma basal” fundido primordial se enfrió y cristalizó al principio de la historia de la Tierra, estos minerales que contienen agua podrían haberse formado y luego haberse hundido hacia el límite entre el núcleo y el manto.
Esta agua oculta no tiene por qué permanecer oculta, ya que, a medida que el material que contiene agua es arrastrado hacia arriba por la circulación del manto, la disminución de la presión podría desestabilizar los minerales, liberando su agua en otras fases del manto. Con el tiempo, parte de esa agua podría, y probablemente lo hace, regresar a la superficie a través de columnas de agua del manto y actividad volcánica.
El descubrimiento también arroja luz sobre un misterio anterior. Un mineral conocido como la “fase H”, observado en experimentos previos a alta presión, parece coincidir con uno de los oxihidróxidos recientemente identificados. Los investigadores sugieren que la contaminación por hidrógeno procedente de trazas de humedad, en lugar de un mineral seco completamente nuevo, puede haber contribuido a producir la fase desconcertante observada en experimentos anteriores.
“Al parecer, incluso cantidades muy pequeñas de hidrógeno son suficientes para estabilizar estos compuestos de hierro altamente hidratados”, afirma el físico de minerales y cristalógrafo Leonid Dubrovinsky, de la Universidad de Bayreuth.
Todavía quedan grandes interrogantes sin respuesta, y el panorama está “incompleto”, según Wilson.
Aún se desconoce la cantidad exacta de agua que contienen estos minerales, y qué sucede cuando alcanzan el límite entre el núcleo y el manto. Tampoco está claro con qué facilidad y en qué plazos el agua almacenada en estos minerales profundos puede regresar a la superficie.
Sin embargo, el descubrimiento sugiere que el ciclo del agua de la Tierra podría extenderse hasta el borde del núcleo, y según Wilson, estos minerales recién identificados “representan un avance decisivo en el misterio de cómo la Tierra obtuvo y retuvo su agua”.
La investigación se ha publicado en Nature Geoscience.
Fuente: Science Alert.
