Un diamante extraído de las profundidades de la Tierra, mucho más allá de nuestro débil alcance, ha revelado un entorno subterráneo rico en agua.

De vez en cuando, la Tierra da pistas sobre su naturaleza: diminutos diamantes chtónicos que encierran ladrillos de minerales raros. A partir de estos pequeños fragmentos podemos obtener información sobre el interior de nuestro planeta.

Un diamante desenterrado recientemente en una mina de diamantes de Botsuana es precisamente una de estas piedras. Está plagado de defectos que contienen rastros de ringwoodita, ferropericlasa, enstatita y otros minerales que sugieren que el diamante se formó a 660 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra.

Además, sugieren que el entorno en el que se formó -una división entre el manto superior y el inferior llamada discontinuidad de 660 kilómetros (o, más sencillamente, la zona de transición)- es rico en agua.

Inclusión mineral en un diamante que contiene ringwoodita, enstatita y ferropericlasa. Crédito: Nathan D. Renfro y Tingting Gu

Un equipo de investigadores dirigidos por el físico de minerales Tingting Gu, del del Gemological Institute of New York y la Purdue University, escribieron en un comunicado:

“La aparición de la ringwoodita junto con las fases hidrosas indica un entorno húmedo en este límite”.

Un diamante de las más grandes profundidades

La mayor parte de la superficie de la Tierra está revestida de océanos. Sin embargo, teniendo en cuenta los miles de kilómetros que hay entre la superficie y el núcleo del planeta, apenas son un charco. Incluso en su punto más profundo, el océano tiene apenas 11 kilómetros de espesor, desde la cima de las olas hasta el suelo.

Pero la corteza terrestre es una cosa agrietada y fragmentada, con placas tectónicas separadas que se trituran entre sí y se deslizan bajo sus bordes. En estas zonas de subducción, el agua se filtra hacia el interior del planeta, llegando hasta el manto inferior.

Con el tiempo, vuelve a la superficie a través de la actividad volcánica. Este ciclo de sorber hacia abajo y “vomitar” se conoce como el ciclo del agua profunda, separado del ciclo del agua activo en la superficie. Saber cómo funciona, y cuánta agua hay ahí abajo, también es importante para entender la actividad geológica de nuestro planeta. La presencia de agua puede influir en la explosividad de una erupción volcánica, por ejemplo, y desempeñar un papel en la actividad sísmica.

Sin embargo, como no podemos bajar hasta allí, tenemos que esperar a que nos lleguen pruebas del agua, como ocurre en forma de diamantes que forman jaulas de cristal en el calor y la presión extremos.

Analizando la gema

Las inclusiones en este diamante de 1.5 quilates contenían evidencia de minerales que se formaron en el manto inferior. Crédito: Tingting Gu

Gu y sus colegas han estudiado recientemente una gema de este tipo en detalle, encontrando 12 inclusiones minerales y un grupo de inclusiones lechosas. Mediante espectroscopia micro-Raman y difracción de rayos X, los investigadores examinaron estas inclusiones para determinar su naturaleza.

Entre las inclusiones encontraron un conjunto de ringwoodita (silicato de magnesio) en contacto con ferropericlasa (óxido de magnesio/hierro) y enstatita (otro silicato de magnesio con una composición diferente).

A las altas presiones de la zona de transición, la ringwoodita se descompone en ferropericlasa, así como en otro mineral llamado bridgmanita. A presiones más bajas, cerca de la superficie, la bridgmanita se convierte en enstatita. Su presencia en el diamante cuenta la historia de un viaje, indicando que la piedra se formó en profundidad antes de volver a subir a la corteza.

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Naturaleza hídrica

Pero eso no es todo. La ringwoodita, en particular, presentaba características que sugerían que era de naturaleza hídrica, es decir, un mineral que se forma en presencia de agua. Por otra parte, otros minerales encontrados en el diamante, como la brucita, también son hídricos. Estos indicios sugieren que el entorno en el que se formó el diamante era bastante húmedo.

Brucita, mineral hallado en el dimante, que indica la presencia de agua. Cortesía: Rob Lavinsky, iRocks.com

Ya se han encontrado pruebas de la presencia de agua en la zona de transición, pero éstas no han sido suficientes para determinar la cantidad de agua existente. ¿Fue una inclusión fortuita de una pequeña bolsa de agua localizada, o hay mucha agua ahí abajo? El trabajo de Gu y su equipo apunta más bien a la agitación.

Los investigadores escribieron en su artículo:

“Aunque la formación de diamantes en el manto superior se asocia a menudo con la presencia de fluidos, rara vez se han observado diamantes superprofundos con conjuntos minerales similares en retroceso acompañados de minerales hidrosos.

Aunque se sugirió un enriquecimiento local de H2O para la zona de transición del manto basándose en el hallazgo anterior de ringwoodita, la ringwoodita con fases hidrosas, de la que se informa aquí -representativa de un entorno peridótico hidroscópico en el límite de la zona de transición- indica una zona de transición más ampliamente hidratada hasta la discontinuidad de 660 kilómetros y a través de ella”.

Investigaciones anteriores han descubierto que la Tierra absorbe mucha más agua de lo que se pensaba. Esto podría darnos por fin una respuesta a dónde va todo.

Las primeras sugerencias de los investigadores, basadas en sus estudios, indican una abundante presencia de agua en las profundidades de la Tierra. ¿Se oculta un mundo lleno de vida allí abajo?

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en la revista Nature Geoscience.

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