En el núcleo terrestre se localizan las reservas más grandes de carbono del planeta. Algunas estimaciones sugieren que el 90% de este elemento se encuentra en esa región de la Tierra. En la corteza oceánica existe una variedad de minerales que pueden alcanzar esos límites entre el manto y el núcleo. Y la temperatura de esta región es al menos el doble de la que existe en la lava, suficiente para expulsar el agua de esos minerales.
La reacción química derivada de este fenómeno es equiparable a lo que sucede cuando se oxida el acero. Para simular estas condiciones de compresión y calentamiento del agua, un grupo de investigadores realizó diversos experimentos en el Advanced Photon Source. Consiguiendo derretir la aleación de hierro y carbono. Los detalles del estudio ya están disponibles en un artículo publicado en la revista Geophysical Research Letters.
Fábrica de diamantes en las profundidades de la Tierra.
Durante las pruebas, los científicos encontraron que el agua y el metal forman óxidos e hidróxidos de hierro. Un resultado similar al que observamos en la superficie, cuando dejamos un trozo de acero a la intemperie. Pero, bajo las condiciones existentes en esa región entre el núcleo y manto terrestre, el carbono se separa de la aleación fundida y forma diamantes.
“A 3,000 kilómetros de profundidad, entre el manto de silicato y el núcleo metálico, la temperatura alcanza los 3,871 °C (7000ºF). Lo suficientemente alta como para que la mayoría de los minerales pierdan el agua atrapada a escalas atómicas en sus estructuras. De hecho, esta temperatura ya es lo suficientemente alta como para derretir algunos minerales en estas condiciones”, señala Dan Shim, docente de la Universidad Estatal de Arizona.
Formación de diamantes en las fronteras del núcleo terrestre.
Como el carbono tiene cierta “predilección” por el hierro, se cree que existe en abundancia en el núcleo y se esperaría lo contrario en el manto. Aunque, en este estudio se concluyó que la cantidad de carbono es mucho mayor a lo que se creía. “En las presiones estimadas para el límite del manto en el núcleo terrestres, el enlace de hidrogeno con el hierro liquido parece limitar la solubilidad de otros elementos ligeros en el núcleo”, agrega Shim.
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“Por eso, la solubilidad del carbono, que probablemente abunda en el núcleo de nuestro planeta, disminuye puntualmente en las regiones donde el hidrogeno ingresa al núcleo del manto (vía deshidratación). Bajo esas condiciones de presión y temperatura en la frontera del núcleo-manto, la forma estable del carbono es el diamante. Así, el carbono que logra escapar del núcleo externo líquido se convierte en diamante apenas ingresa al manto”, explica el investigador.
Ahora, los científicos buscan emplear este descubrimiento para averiguar si es posible la concentración de otros elementos ligeros en el núcleo. Tales como el azufre, silicio y oxígeno. De esta forma, entenderían mejor cómo estas variaciones influyen en la mineralogía del manto profundo.