Investigadores de la Universidad Estatal de Arizona realizaron una serie de experimentos en los que comprimieron una aleación de hierro y carbono y agua a la presión y temperatura esperadas en el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra, derritiendo la aleación de hierro y carbono.
Descubrieron que el agua y el metal reaccionan y producen óxidos e hidróxidos de hierro, tal como sucede con la oxidación en la superficie de la tierra. Sin embargo, también notaron que debido a las condiciones del límite entre el núcleo y el manto, el carbono sale de la aleación líquida de hierro y metal y forma diamantes.
“La temperatura en el límite entre el manto de silicato y el núcleo metálico a 3,000 km de profundidad alcanza aproximadamente 7,000 F , que es lo suficientemente alto como para que la mayoría de los minerales pierdan agua capturada en sus estructuras a escala atómica”, dijo Dan Shim, uno de los científicos involucrados en el estudio, en un comunicado de prensa. “De hecho, la temperatura es lo suficientemente alta como para que algunos minerales se derritan en tales condiciones”.
Shim explicó que debido a que el carbono es un elemento amante del hierro, se espera que exista una cantidad significativa de carbono en el núcleo, mientras que se cree que el manto tiene relativamente poco carbono. Sin embargo, los científicos han descubierto que existe mucho más carbono en el manto de lo esperado.
«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», dijo el investigador. “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”.
Según Byeongkwan Ko, quien dirigió el Geophysical Research Letters paper que presenta estos hallazgos, el nuevo descubrimiento de una transferencia de carbono mecanismo desde el núcleo hasta el manto ayuda a arrojar 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», dijo.
El estudio de Ko 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.
Él y sus colaboradores también predijeron que pueden existir estructuras ricas en diamantes en el límite entre el núcleo y el manto y que los estudios sísmicos podrían detectarlas porque las ondas sísmicas deberían viajar inusualmente rápido a través de las estructuras.
“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 se debe a que el diamante es extremadamente incompresible y menos denso que otros materiales en el límite entre el núcleo y el manto”, dijo Shim.
Ko, Shim y el resto del equipo ahora planean continuar investigando cómo la reacción también puede cambiar la concentración de otros elementos ligeros en el núcleo, como el silicio, el azufre y el oxígeno, y cómo estos cambios pueden afectar la mineralogía del manto profundo. .
