El planeta Tierra produce su propia agua en las profundidades del manto

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Puede que nuestro planeta sea azul desde adentro hasta afuera. El enorme depósito de agua de la Tierra podría haberse originado a través de reacciones químicas en el manto, en lugar de llegar desde el espacio a través de colisiones con cometas con abundancia de hielo.

Esta nueva agua puede encontrarse bajo tanta presión que puede desencadenar terremotos cientos de kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra; temblores cuyos orígenes hasta ahora habían permanecido sin explicación.

Este es el resultado de una simulación por ordenador de reacciones en el manto superior de la Tierra entre el hidrógeno líquido y el cuarzo, la forma más común y estable de sílice, en esta parte del planeta.

“Esta es una forma en la que el agua puede formarse en la Tierra”, dice John Tse, miembro del equipo de la Universidad de Saskatchewan en Canadá. “Hemos mostrado que es posible que el agua se forme en el ambiente natural de la Tierra, en lugar de ser de origen extraterrestre”.

La reacción simple tiene lugar a aproximadamente 1400 ° C y a presiones 20.000 veces más altas que la presión atmosférica, ya que la sílice, o dióxido de silicio, reacciona con hidrógeno líquido para formar agua líquida e hidruro de silicio (o silano).

En las profundidades

(Imagen ampliable) El agua podría haberse originado en el manto terrestre. Imagen: Krofoto/Shutterstock.com

El último estudio simula esta reacción bajo diversas temperaturas y presiones típicas del manto superior entre 40 y 400 kilómetros de profundidad. Respalda un trabajo previo llevado a cabo por investigadores japoneses que realizaron y reportaron la reacción en 2014.

“Establecimos una simulación por ordenador muy cercana a sus condiciones experimentales y simulamos la trayectoria de la reacción”, dice Tse.

Pero gracias a un giro inesperado, la simulación mostró que el agua se forma dentro del cuarzo, pero luego no puede escapar, provocando la acumulación de presión.

“El fluido de hidrógeno se dispersa a través de la capa de cuarzo, pero termina formando agua no en la superficie, sino en la mayor parte del mineral”, dice Tse. “Analizamos la densidad y la estructura del agua atrapada, y hallamos que está altamente presurizada”.

Según la simulación, la presión podría alcanzar hasta las 200.000 atmósferas. “Observamos que el agua se encontraba a alta presión, lo que podría conducir a la posibilidad de terremotos inducidos”, dice Tse.

El gatillo sísmico

(Imagen ampliable) Estructuras de baja velocidad tridimensionales bajo el Este asiático de 50 a 1.000 km de profundidad vistas desde el noroeste. La topografía de la superficie se ha superimpuesto para proveer referencias geográficas. Imagen: Min Chen, Universidad de Rice

Los terremotos podrían desencadenarse cuando el agua finalmente escapa de los cristales. “Sin embargo, se necesita una mayor investigación para cuantificar la cantidad de agua liberada necesaria para desencadenar terremotos profundos”, dice Tse.

Otros investigadores dijeron que era plausible que esta agua causara terremotos profundos. “Estos resultados proporcionan una importante visión de las reacciones entre el cuarzo y el hidrógeno a altas presiones”, dice John Ludden, director ejecutivo del British Geological Survey. “La formación y liberación de agua sobrepresionada puede ser un desencadenante significativo en la litosfera profunda de terremotos ultra profundos, a veces situados muy por debajo de la corteza y en las partes más rígidas de las placas continentales profundas”.

Los resultados también pueden explicar cómo nuestro planeta obtuvo su agua en un primer lugar.

Los estudios realizados en los últimos años han hallado evidencia de que existen varios océanos de agua encerrada en rocas de hasta 1000 kilómetros de profundidad, cuestionando la idea de que el agua llegara del espacio tras la formación de la Tierra. Un estudio publicado en Nature, por ejemplo, basado en isótopos de meteoritos y el manto de la Tierra, también halló que es poco probable que el agua hubiera llegado por medio de cometas helados tras la formación de la Tierra, como se había supuesto durante mucho tiempo.

En su lugar, toda esta investigación parece sugerir que gran parte del agua de nuestro planeta puede haber venido desde dentro, aunque nadie todavía sabe exactamente cuánta.

La historia del origen

“Mientras se pueda mantener el suministro de hidrógeno, se puede especular que el agua formada a partir de este proceso podría contribuir al origen del agua durante el crecimiento temprano de la Tierra”, dice Tse. “El agua formada en el manto puede llegar a la superficie por múltiples vías, como por ejemplo trasferida por el magma en forma de actividades volcánicas”.

Es posible que el agua siga produciéndose de esta manera en las profundidades de la Tierra hoy en día, y lo mismo podría ser cierto para otros planetas.

Los nuevos resultados de la simulación son bastante sorprendentes “porque en lugar de ver al hidrógeno unirse a la estructura de cristal de cuarzo, rompe la estructura completamente al unirse con el oxígeno y la formar regiones ricas en agua por debajo de la superficie”, dice Lydia Hallis de la Universidad de Glasgow, en el Reino Unido. “El estudio destaca cómo los minerales que componen el manto de la Tierra pueden incorporar grandes cantidades de agua, y cómo la Tierra probablemente esté ‘húmeda’, en cierto sentido, hasta el fondo”.

Pero a pesar de la posibilidad de que el proceso haya creado gran parte del agua de la Tierra, Ludden piensa que puede ser a pequeña escala y de manera localizada en comparación con la llegada de agua con los cometas, los meteoritos y los asteroides ricos en agua. “Creo que es razonable suponer que gran parte del agua vino de esta manera”, dice.

Artículo original publicado por New Scientist. Revisado y traducido por ¡QFC!

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2017-02-06T13:03:43+00:00