Los investigadores de la Universidad Estatal de Arizona realizaron una serie de experimentos en los que comprimieron una aleación de hierro y carbono y agua hasta alcanzar la presión y la temperatura esperadas en el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra, fundiendo la aleación de hierro y carbono.
Lee: ¿Cómo se forman los diamantes?
Comprobaron que el agua y el metal reaccionan y dan lugar a óxidos e hidróxidos de hierro, al igual que ocurre con la oxidación en la superficie terrestre. Sin embargo, también observaron que, debido a las condiciones del límite entre el núcleo y el manto, el carbono sale de la aleación líquida de hierro y metal y forma diamantes.
“La temperatura en el límite entre el manto de silicatos y el núcleo metálico a 3,000 km de profundidad alcanza aproximadamente los 7,000 F, lo cual es lo suficientemente alto como para que la mayoría de los minerales pierdan el agua capturada en sus estructuras a escala atómica”, dijo Dan Shim, uno de los científicos que participó en el estudio, en una declaración a los medios. “De hecho, la temperatura es lo suficientemente alta como para que algunos minerales se fundan en esas condiciones”.
Shim explicó que, dado que el carbono es un elemento amante del hierro, se espera que exista una cantidad significativa de carbono en el núcleo, mientras que se cree que el manto tiene un nivel relativamente bajo de carbono. Sin embargo, los científicos han descubierto que en el manto existe mucho más carbono del esperado.
“A las presiones esperadas para el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra, la aleación del hidrógeno con el líquido metálico de hierro parece reducir la solubilidad de otros elementos ligeros en el núcleo”, dijo el investigador. “Por lo tanto, la solubilidad del carbono, que probablemente existe en el núcleo terrestre, disminuye localmente donde el hidrógeno entra en el núcleo desde el manto (por deshidratación). La forma estable del carbono en las condiciones de presión y temperatura del límite entre el núcleo y el manto de la Tierra es el diamante. Así que el carbono que escapa del núcleo externo líquido se convertiría en diamante al entrar en el manto”.
Según Byeongkwan Ko, que dirigió el artículo de Geophysical Research Letters que presenta estos hallazgos, el nuevo descubrimiento de un mecanismo de transferencia de carbono del núcleo al manto ayuda a arrojar luz sobre la comprensión del ciclo del carbono en el interior profundo de la Tierra.
“Esto es aún más emocionante si se tiene en cuenta que la formación de diamantes en el límite entre el núcleo y el manto podría haber estado ocurriendo durante miles de millones de años desde el inicio de la subducción en el planeta”, dijo.
El estudio de Ko muestra que la fuga de carbono del núcleo al manto por este proceso de formación de diamantes puede aportar suficiente carbono para explicar las elevadas cantidades de carbono en el manto.
Él y sus colaboradores también predijeron que pueden existir estructuras ricas en diamantes en el límite entre el núcleo y el manto y que los estudios sísmicos podrían detectarlas porque las ondas sísmicas deberían viajar a una velocidad inusual a través de las estructuras.
“La razón por la que las ondas sísmicas deberían propagarse a una velocidad excepcional a través de las estructuras ricas en diamantes en el límite entre el núcleo y el manto es que el diamante es extremadamente incompresible y menos denso que otros materiales en el límite entre el núcleo y el manto”, explicó Shim.
Ko, Shim y el resto del equipo tienen previsto seguir investigando cómo la reacción puede cambiar también la concentración de otros elementos ligeros en el núcleo, como el silicio, el azufre y el oxígeno, y cómo estos cambios pueden afectar a la mineralogía del manto profundo.
