Estudio halla reservas de agua en las profundidades de la Tierra

Una reciente investigación ha descubierto la existencia de vastas reservas de agua, hasta ahora desconocidas, a miles de kilómetros de profundidad, lo que podría ofrecer pistas sobre el proceso de evolución del planeta.

Mientras simulaban las condiciones extremas de alta temperatura y alta presión a 660 kilómetros bajo tierra, los expertos descubrieron que el principal mineral del manto terrestre, la bridgmanita, poseía una gran capacidad de retención de agua incluso a temperaturas de hasta 4100 °C.

El manto terrestre es la capa espesa y semisólida de roca caliente y densa entre la corteza y el núcleo externo, y representa aproximadamente el 84 % del volumen del planeta y el 67 % de su masa. Las partes más calientes de esta masa semiderretida circulan lentamente, como plástico espeso.

Los hallazgos, publicados el viernes en la revista Science, rediseñan la comprensión humana de cómo se almacena y distribuye el agua en el interior de la Tierra, lo que indica que el agua absorbida en los primeros tiempos pudo haber sido vital para el cambio del planeta de un infierno a un mundo habitable.

Du Zhixue, profesor del Instituto de Geoquímica de Guangzhou, líder del estudio, explicó que cantidades considerables del líquido elemento podrían haber quedado «encerradas» en el manto cuando la roca fundida se enfrió y cristalizó hasta alcanzar un estado más sólido.

Hace 4600 millones de años, la Tierra no era el apacible planeta azul que es hoy en día. Los frecuentes y violentos impactos celestes perturbaron su superficie y su interior hasta convertirlo en un océano hirviente de magma, precisó Du. Hacía tanto calor que el agua no podía existir en forma líquida.

«Pero en ese ardiente inicio, se capturaron cantidades sustanciales de agua en sus profundidades», acotó.

A medida que el océano de magma se enfrió, se cristalizó para formar minerales sólidos, creando gradualmente la gruesa capa del manto. La bridgmanita, su primer y más abundante mineral cristalizado, pudo haber actuado como una esponja a nivel microscópico, dijo. Su capacidad para retener agua determinó directamente la cantidad de agua conservada del magma.

Al modelar el proceso de cristalización del magma, el equipo encontró que, gracias a la gran capacidad de absorción de la bridgmanita, el manto inferior devino el mayor depósito de agua de todo el manto una vez que el magma comenzó a solidificarse.

Du apuntó que estudios anteriores, en temperaturas relativamente bajas, sugirieron que la capacidad de almacenamiento de agua de la bridgmanita era limitada. Sin embargo, los investigadores lograron elevar la temperatura a 4100 °C con un dispositivo experimental de ultra alta presión de creación propia. Esto reveló que dicha capacidad aumenta con el calor y podría ser entre 5 y 100 veces mayor que estimaciones previas.

Los especialistas diseñaron una prueba para producir calor con láseres, así como imágenes de alta temperatura similares a las condiciones del manto primitivo. Así, pudieron determinar las temperaturas a las que se podía conservar el agua, lo que brindó una base sólida para descubrir su rol esencial en la separación de la misma.

En colaboración con Long Tao, profesor del Instituto de Geología de la Academia China de Ciencias Geológicas, el equipo de Du también incorporó la tomografía de sonda atómica, lo que permitió el desarrollo de métodos innovadores para el análisis del agua a escala nanométrica. Fue como equipar el micromundo con una tomografía computarizada química de ultra alta resolución, lo que permitió a los investigadores visualizar claramente la distribución del agua dentro de pequeñas muestras y confirmar que se encontraba efectivamente dentro de la bridgmanita.

La cantidad retenida en el manto sólido primitivo podría haber sido equivalente a entre 0,08 y 1 vez el volumen de todos los océanos modernos, agregó Du.

El agua en la roca bajo tierra no es una reserva estática, actúa como una especie de lubricante para el colosal motor geológico de la Tierra. Reduce el punto de fusión y la viscosidad de la roca fundida en el manto, dijo, lo que favorece la lenta circulación de lo que podría describirse como una espesa y pesada sopa de roca caliente. Esto, a su vez, anima las placas tectónicas de la superficie —las placas continentales y oceánicas— y proporciona al planeta una vitalidad evolutiva duradera.

Con el tiempo, el agua volvió paulatinamente a la superficie a través del lento movimiento del magma para dar paso a la atmósfera y los océanos, dijo. Es probable que el agua sellada dentro de la estructura primitiva de la Tierra sirviera como la fuerza principal que, en última instancia, impulsó la transformación del planeta de un infierno fundido al mundo azul y habitable que conocemos en la actualidad.

La investigación contó con el apoyo de la Academia China de Ciencias, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Ministerio de Ciencia y Tecnología, la Fundación de Investigación Básica y Aplicada de Guangdong y la Fundación China de Ciencias Postdoctorales.