Hace unos 4.600 millones de años, la Tierra no se parecía en nada al mundo azul y tranquilo que vemos hoy. Los impactos repetidos y poderosos desde el espacio mantienen la superficie y el interior del planeta en un estado turbulento y fundido. Gran parte de la Tierra estaba cubierta por océanos de magma, con temperaturas tan extremas que el agua líquida no podía sobrevivir. El joven planeta se parece más a un horno de fuego que a un océano o a un lugar capaz de albergar vida.
Sin embargo, hoy en día los océanos cubren alrededor del 70% de la superficie de la Tierra. Cómo el agua pudo sobrevivir a la transición de esta etapa inicial fundida a un gran planeta sólido ha desconcertado a los científicos durante mucho tiempo y ha impulsado décadas de investigación.
El agua está escondida en lo profundo. adentro el planeta
Un estudio reciente dirigido por el profesor Zhixu Du del Instituto de Geoquímica de Guangzhou de la Academia de Ciencias de China (GIGCAS) ofrece una nueva explicación. El equipo descubrió que se pueden almacenar grandes cantidades de agua en las profundidades del manto terrestre a medida que la roca fundida se enfría y cristaliza.
Sus resultados, publicados ciencia 11 de diciembre. Los científicos están cambiando su forma de pensar sobre el almacenamiento de agua en las profundidades del planeta. Los investigadores han demostrado que la bridgmanita, el mineral más abundante en el manto de la Tierra, puede actuar como un “contenedor de agua” microscópico. Esta capacidad permitió a la Tierra primitiva atrapar cantidades significativas de agua debajo de la superficie a medida que el planeta se solidificaba.
Según el equipo, esta reserva primordial de agua jugó un papel clave en la transición de la Tierra de un mundo hostil y ardiente a uno capaz de sustentar vida.
Pruebas de almacenamiento de agua en condiciones extremas
Experimentos anteriores habían sugerido que la bridgmanita sólo podía contener pequeñas cantidades de agua. Sin embargo, estos estudios se realizaron a temperaturas relativamente bajas. Para reconsiderar la cuestión, los investigadores tuvieron que superar dos obstáculos importantes. Necesitaban recrear las intensas presiones y temperaturas que se encuentran a más de 660 kilómetros bajo la superficie de la Tierra y detectar rastros extremadamente pequeños de agua en sus muestras minerales, que son más delgadas que una décima parte del ancho de un cabello humano y contienen sólo unos pocos cientos de partes por millón de agua.
Para abordar estos desafíos, el equipo desarrolló un sistema de celdas de yunque de diamante combinado con calentamiento por láser e imágenes a alta temperatura. Esta configuración diseñada a medida les permite elevar las temperaturas hasta ~4100 °C. Al reproducir las condiciones del manto profundo y medir con precisión las temperaturas de equilibrio, los investigadores pudieron explorar cómo el calor afecta la forma en que los minerales absorben el agua.
Equipo avanzado revela agua oculta
Utilizando instalaciones analíticas avanzadas en GIGCAS, los científicos han aplicado técnicas que incluyen nanosims y dispersión criogénica de electrones tridimensionales. Trabajando con el profesor Long Tao del Instituto de Geología de la Academia China de Ciencias Geológicas, incorporaron la tomografía con sonda atómica (APT).
Juntos, estos métodos han servido como “escáneres de tomografía computarizada química” y “espectrómetros de masas” de ultra alta resolución para el mundo microscópico. Este método permitió al equipo mapear cómo se distribuye el agua dentro de la pequeña muestra y confirmar que el agua está estructuralmente disuelta dentro de la bridgmanita.
Un manto profundo mucho más húmedo de lo esperado
Los experimentos revelaron que la capacidad de retención de agua de la bridgemannita, medida por su coeficiente de partición de agua, aumenta drásticamente a temperaturas más altas. En la etapa del océano de magma más caliente de la Tierra, la bridgmanita recién formada puede almacenar mucha más agua de lo que los científicos creían. Este hallazgo desafía la suposición de que el manto inferior está casi completamente seco.
Utilizando estos resultados, el equipo modeló cómo se enfrió y cristalizó el océano de magma de la Tierra. Sus simulaciones sugieren que, debido a que la bridgmanita retuvo el agua de manera tan eficiente bajo un calor extremo, el manto inferior se convirtió en el reservorio más grande dentro de la Tierra sólida después de que el océano de magma se enfrió. El modelo indica que este embalse podría ser de cinco a 100 veces más grande de lo estimado anteriormente, con un volumen total de agua de 0,08 a 1 veces el volumen de los océanos actuales.
Cómo el agua profunda dio forma a la evolución de la Tierra
Esta agua profundamente almacenada no está simplemente estancada. En cambio, actúa como un “lubricante” para el motor interno de la Tierra. Al reducir el punto de fusión y la viscosidad de las rocas del manto, el agua ayuda a impulsar la circulación interna y el movimiento de las placas, proporcionando al planeta energía geológica a largo plazo.
Durante largos períodos de tiempo, parte de esta agua regresa lentamente a la superficie a través de la actividad volcánica y magmática. Este proceso contribuyó a la formación de la atmósfera y los océanos primitivos de la Tierra. Los investigadores sugieren que esta “chispa de agua” enterrada puede haber sido un factor decisivo en la transformación de la Tierra de un infierno fundido al planeta azul y propicio para la vida que conocemos hoy.
