Los ciclos del carbono y del agua en el interior de la Tierra están vinculados a procesos planetarios clave, como el derretimiento del manto, la desgasificación, la diferenciación química y la advección. Sin embargo, el papel del agua en el intercambio de carbono entre la cubierta y el núcleo no se conoce bien.
En la Fuente Avanzada de Fotones en Argonne National Laboratory, Byeongkwan Ko, un reciente Ph.D. graduado de Universidad Estatal de Arizona, y su equipo han estado realizando experimentos en los que comprimieron agua y una aleación de hierro y carbono a la presión y la temperatura previstas para el Núcleo de la tierra-límite del manto, fusión de la aleación hierro-carbono.
Los científicos descubrieron que el agua y el metal reaccionan y producen óxidos e hidróxidos de hierro, al igual que la oxidación en la superficie de la Tierra. También encontraron que para las condiciones del límite entre el núcleo y el manto, a diferencia de la oxidación en superficie de la Tierra, El carbono sale de la aleación de metal de hierro líquido y forma un diamante.
Dado que el carbono es un elemento que ama el hierro, se anticipa que el núcleo contendrá una cantidad sustancial de Carbono mientras que se cree que el manto tiene relativamente poco carbono. Según los científicos, el manto en realidad incluye mucho más carbono de lo que se pensaba anteriormente.
Dan Shim, profesor de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU y coautor del artículo, dijo: “La temperatura en el límite entre el manto de silicato y el núcleo metálico a 3,000 km de profundidad alcanza (alrededor de 7,000 grados Fahrenheit), que es lo suficientemente alta como para que la mayoría de los minerales pierdan el H2O capturado en sus estructuras a escala atómica. La temperatura es lo suficientemente alta como para que algunos minerales se derritan en tales condiciones”.
Shim dijo: “A las presiones esperadas para el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra, la aleación de hidrógeno con el líquido de metal de hierro parece reducir la solubilidad de otros elementos ligeros en el núcleo. Por lo tanto, la solubilidad del carbono, que probablemente existe en el núcleo de la Tierra, disminuye localmente donde el hidrógeno ingresa al núcleo desde el manto (a través de la deshidratación)”.
“La forma estable de carbono en las condiciones de presión y temperatura del límite entre el núcleo y el manto de la Tierra es el diamante. Entonces, el carbono que escapa del núcleo externo líquido se convertiría en diamante cuando ingrese al manto”.
ko dijo, “El carbono es esencial para la vida y juega un papel importante en muchos procesos geológicos. El descubrimiento de un mecanismo de transferencia de carbono desde el núcleo al manto arrojará luz sobre la comprensión del ciclo del carbono en el interior profundo de la tierra. Esto es aún más emocionante dado 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”.
"Este nuevo estudio muestra que la fuga de carbono desde el núcleo hacia el manto por este proceso de formación de diamantes puede proporcionar suficiente carbono para explicar las elevadas cantidades de carbono en el manto".
Los científicos también predijeron que diamante- podrían existir estructuras ricas en el límite entre el núcleo y el manto y que los estudios sísmicos podrían detectar las estructuras porque las ondas sísmicas deberían viajar inusualmente rápido para las estructuras.
Calce dijo, "La razón por la que las ondas sísmicas deberían propagarse excepcionalmente rápido a través de 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".
Referencia de la revista:
- Byeongkwan Ko, Stella Chariton, et al. Formación de diamantes inducida por agua en el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra. Geophysical Research Letters. DOI: 10.1029 / 2022GL098271
