Un equipo de investigadores dirigido por Ho-Kwang Mao de la Carnegie Institution en los Estados Unidos parece haber descubierto un misterio que ha preocupado a los geólogos durante mucho tiempo. Los autores explicaron en qué mineral consisten las zonas de ondas sísmicas enlentecidas en el límite entre el núcleo y el manto y reprodujeron el proceso de su formación en el laboratorio. Si las conclusiones de los científicos son correctas, entonces tales zonas resultan ser un gigantesco almacenamiento de oxígeno, que puede influir en la historia de la vida en la Tierra. Un artículo científico con los resultados del estudio fue publicado en la revista Nature el 22 de noviembre de 2017.
¿Cómo sabemos lo que hay bajo nuestros pies? Esta simple pregunta es un dolor de cabeza para los geólogos. El viaje al centro de la Tierra existe solo en las páginas de los libros de ciencia ficción, pero de hecho, la profundidad récord de perforación apenas supera los 12 kilómetros.
Las ondas sísmicas acudieron en ayuda de los científicos, que se propagan de diferentes formas en rocas de diferentes densidades, permiten realizar "ultrasonidos" en las mismas profundidades de nuestro planeta. Sin embargo, la información que se puede obtener de dicho escaneo está incompleta. A menudo, las respuestas recibidas solo plantean nuevas preguntas. De hecho, como en cualquier otro campo de la ciencia.
A una profundidad de 2900 km, se encuentra el límite entre el núcleo y el manto. Los geólogos han descubierto durante mucho tiempo áreas en las que las ondas sísmicas se mueven inusualmente lentamente. Fueron llamadas zonas de velocidad ultrabaja, en inglés zonas de velocidad ultrabaja, de ahí la abreviatura UVZ. ¿Pero, qué es esto? ¿Qué material misterioso ralentiza tanto la vibración de la tierra?
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Este tema ha sido discutido durante mucho tiempo por los científicos y ya se han propuesto muchas hipótesis. Sin embargo, todos tienen un inconveniente: es necesario explicar cómo la sustancia necesaria en su conjunto terminó a tal profundidad.
El equipo de Ho-Kwan parece haber matado dos pájaros de un tiro. Los investigadores encontraron un mineral adecuado y un mecanismo simple para su formación en el mismo lugar. Es cierto que este éxito llevó a la cuestión de la necesidad de revisar algo en la historia de la biosfera de la Tierra.
El mineral que les gustó a los autores es el peróxido de hierro FeO2Hx (el número de átomos de hidrógeno puede ser diferente). Hablando del trabajo de sus antecesores, dicen que son estables en las condiciones del manto inferior.
Pero, ¿de dónde lo puedes conseguir? Para responder a esta pregunta, los científicos han recreado una pequeña porción de las profundidades infernales en el laboratorio. Las pinzas de diamante comprimieron la sustancia, creando una presión de 860 mil atmósferas. Un rayo láser que atravesaba placas de diamante transparentes calentó los reactivos a 1900 grados Celsius.
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En estas condiciones, como encontraron los autores, el peróxido de hierro se forma a partir de los componentes más simples: hierro y agua. Hay tanto hierro en el núcleo de la Tierra como es necesario; de hecho, está hecho principalmente de este metal. ¿Y agua? Según los autores, anualmente 300 millones de toneladas de agua se hunden en las profundidades del manto debido al movimiento de las placas tectónicas. Según sus cálculos, una décima parte del agua del océano mundial sería suficiente para crear toda la UVZ observada. A modo de comparación: según algunas estimaciones, hay 90 veces más agua en el interior de la Tierra, incluida la corteza, el manto y el núcleo, que en la superficie.
Resulta que el mineral necesario se forma en el borde del manto y el núcleo a partir de sustancias que son suficientes allí. Pero, ¿es esto realmente responsable de la imagen que se observa en los sismogramas?
Los investigadores también lo han probado. Usando experimentos y cálculos teóricos, encontraron que las características requeridas (velocidad del sonido, densidad, etc.) tienen una mezcla, en la que 40-50% es peróxido de hierro, y el resto está en rocas comunes del manto inferior. Las propiedades de tal mezcla están en excelente acuerdo con los datos de observación de UVZ. Parece que se ha revelado el secreto de las misteriosas "zonas de desaceleración".
Pero este descubrimiento plantea otras cuestiones interesantes. Como se explica en un comunicado de prensa del estudio, los depósitos de peróxido de hierro representan una reserva gigante de oxígeno. De vez en cuando, se puede liberar oxígeno y llegar a la superficie. Las implicaciones de tales eventos y su posible vínculo con el cambio climático, las extinciones masivas y otros grandes eventos quedan por estudiar.
