El agua de la superficie de la Tierra puede llegar a las profundidades del planeta y una nueva investigación explica cómo cambia la región más externa del núcleo líquido metálico.

El hallazgo podría explicar la presencia de una fina capa de material dentro del planeta que ha desconcertado a los geólogos durante décadas.

La corteza terrestre está compuesta de placas tectónicas que se muelen y se deslizan unas debajo de otras; Durante miles de millones de años, estas zonas de subducción han transportado agua al manto inferior .

Cuando esta agua alcanza el límite entre el núcleo y el manto, a unos 2.900 kilómetros (1.800 millas) debajo de la superficie, desencadena una poderosa interacción química. Un equipo de Corea del Sur, Estados Unidos y Alemania demostró que esto crea una capa central superior rica en hidrógeno y envía sílice al manto inferior.

“Durante años se ha creído que el intercambio de materiales entre el núcleo de la Tierra y el manto es pequeño”, afirma el científico de materiales Dan Shim de la Universidad Estatal de Arizona.

“Sin embargo, nuestros recientes experimentos de alta presión revelan una historia diferente. Descubrimos que cuando el agua alcanza el límite entre el núcleo y el manto, reacciona con el silicio en el núcleo, formando sílice”.

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Ilustración del interior de la Tierra que revela agua en subducción. ( Universidad de Yonsei )

La mezcla de hierro y níquel del núcleo externo juega un papel importante en la generación del campo magnético de la Tierra , que esencialmente protege la vida en el planeta de los vientos y la radiación solares. Por eso es importante comprender cómo funciona el interior de la Tierra y cómo ha evolucionado con el tiempo.

El límite entre el núcleo y el manto de la Tierra cambia de silicato a metal de forma bastante marcada, y no se sabe mucho sobre los intercambios químicos.

Hace décadas , los investigadores que registraron ondas sísmicas a través del interior pegajoso de la Tierra documentaron una capa delgada de poco más de unos cientos de kilómetros de espesor, pero hasta ahora nadie sabía de dónde venía esta propuesta capa ‘E prime’.

“Sugerimos que dicho intercambio químico entre el núcleo y el manto durante gigaaños de transporte profundo de agua puede haber contribuido a la formación de la supuesta capa primaria E”, escribe el equipo .

Los sismólogos trazaron algunas características inusuales que sugieren que esta capa metálica líquida modificada será menos densa y tendrá velocidades sísmicas más lentas. Se considera que estas diferencias de densidad implican diferentes concentraciones de elementos ligeros, como el hidrógeno o el silicio .

Pero un aumento en la concentración de un solo elemento ligero haría que la velocidad aumentara mientras que la densidad disminuye, lo que dificultaría conciliar la observación sísmica y la estabilidad dinámica de la capa primaria E.

Se ha propuesto como posible explicación aumentar la concentración de un elemento ligero y disminuir la concentración de otro. Sin embargo, los científicos no tenían conocimiento de tal proceso de intercambio.

El equipo utilizó células de yunque de diamante calentadas con láser para imitar las condiciones de presión y temperatura en el límite entre el núcleo y el manto.

Demostraron que el agua que fue subducida al núcleo de la Tierra podría reaccionar químicamente con los materiales allí para convertir el núcleo externo en una película rica en hidrógeno y dispersar cristales de sílice que se elevan y se unen al manto.

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Ilustración de cristales de sílice que salen del metal líquido del núcleo externo de la Tierra debido a que el agua subducida desencadena una reacción química. ( Dan Shim/ASU )

La capa de material rico en hidrógeno y pobre en silicio que se forma en la parte superior del núcleo tendría menos densidad y menos velocidad, lo que coincidiría con las observaciones de ondas sísmicas.

La película central alterada podría, a su vez, tener un impacto significativo en el ciclo del agua profunda , y el equipo dice que sus resultados sugieren un ciclo global del agua más complejo de lo que pensábamos.

“Este descubrimiento, junto con nuestra observación previa de diamantes que se forman a partir de agua que reacciona con carbono en hierro líquido bajo presión extrema”, dice Shim , “apunta a una interacción núcleo-manto mucho más dinámica, lo que sugiere un intercambio sustancial de material”.

El estudio ha sido publicado en Nature Geoscience .

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