Nuestra Tierra primitiva era la portada de un álbum de heavy metal: una bola fundida cubierta por un océano de lava global, arrojando gases letales mientras era arrojada por las rocas espaciales en llamas de la violentamente caótica placenta de nuestro Sistema Solar.
Durante los siguientes 4.500 millones de años de agitado tiempo cosmogeológico, se ha calmado un poco, permitiendo que emerjan humanos, lémures y otros.
Queda una visión de esta antigua realidad infernal, que (con suerte) nunca será vislumbrada por los ojos humanos: nuestro núcleo metálico fundido, ardiendo tan ardientemente como la superficie del Sol.
Pero nuestro núcleo envía constantemente mensajeros químicos a través de sus capas, incluidos los ingredientes espaciales de su nacimiento, encerrados durante aproximadamente un tercio de la vida del Universo.
Esto incluye el hidrógeno que fue extraído de la nube gigante de gas y polvo que formó el Sol, que continúa rezumando desde el núcleo y se convierte en agua en el manto y la corteza; no un agua que salpica y chapotea, sino un agua atrapada en minerales.
En consecuencia, un equipo de geocientíficos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, en Hefei, quiso determinar una pregunta científicamente popular y antigua (técnicamente antigua en la Tierra):
¿Las diferencias químicas en el manto profundo son reliquias de la cristalización de nuestro planeta a partir de una bola de magma, o evidencia de que el núcleo y el manto han intercambiado sustancias químicas desde tiempos inmemoriales?
En un estudio publicado en Science Advances, los investigadores utilizaron “simulaciones de ruta integral” impulsadas por el aprendizaje automático para explorar la acción cuántica de moléculas y átomos.
¿Las diferencias químicas en el manto profundo son reliquias de la cristalización de nuestro planeta a partir de una bola de magma, o evidencia de que el núcleo y el manto han intercambiado sustancias químicas desde tiempos inmemoriales?
Es importante destacar que esto les permitió analizar el transporte de hidrógeno al interior de la Tierra, que es un átomo especialmente cuántico debido a su ligereza.
Así, comprobaron la proporción de deuterio a hidrógeno, que mide la proporción de un isótopo de hidrógeno más pesado llamado deuterio con respecto al hidrógeno tradicional, para ver si el hidrógeno más ligero se estaba escapando hacia arriba a través de columnas fundidas que estallaban en la superficie.
El modelo de cristalización, sin embargo, demuestra que el fraccionamiento del mineral fundido es bastante débil, por lo que produciría una distribución D/H uniforme en el manto antiguo.
“En conjunto, estos resultados indican que la cristalización del océano de magma produce un manto primitivo con una composición de isótopos de hidrógeno esencialmente homogénea, a pesar de las grandes variaciones en presión, temperatura y suposiciones del modelo”, encontraron los investigadores.
Descubrieron que el factor más importante era la composición inicial de isótopos de hidrógeno del océano de magma; otras variables, incluido el contenido inicial de agua (estimado en hasta dos masas oceánicas), tenían poca influencia en el resultado.
La razón es literalmente el caos, porque las condiciones eran demasiado violentamente energéticas para que el deuterio y el hidrógeno pudieran separarse claramente a través de las capas de la Tierra.
A modo de comparación, es mucho más fácil armar un rompecabezas en un bucólico viaje en tren que mientras se desplaza a través de la estratosfera en un Blue Angels Super Hornet.
Los basaltos de las islas oceánicas (OIB) ofrecen evidencia de que el núcleo de la Tierra rezuma, porque están formados por afloramientos cerca del límite entre el núcleo y el manto.
Estas lavas brotan de lugares como la isla de Baffin, ubicada en Nunavut, Canadá, y de Islandia, ubicada en Islandia.
También parecen traer el hidrógeno ligero acumulado en la nebulosa solar que creó nuestro Sistema Solar, una cápsula del tiempo geoquímica anterior a que existiera todo lo que sabemos.
A medida que este hidrógeno escapa hacia arriba desde el núcleo, enriquece el manto y reduce su relación D/H.
Las proporciones de isótopos de helio proporcionan otra pista, ya que el helio-3 es un isótopo primordial y más ligero de la nebulosa solar, en gran parte cortesía del Big Bang, mientras que el helio-4, más pesado, se produce por la desintegración radiactiva en las capas superiores de la Tierra.
Como resultado, una mayor proporción de helio-3 a helio-4 en los OIB añade más evidencia de que también se está escapando del núcleo de la Tierra.
El tungsteno ofrece otra pieza crucial del rompecabezas, ya que este metal pesado fue inicialmente secuestrado en el núcleo cuando la capa de la Tierra se separó en una cebolla en flor planetaria durante la cristalización. Pero ahora un antiguo isótopo de tungsteno exiliado se engancha en columnas ascendentes, rastreando los materiales del núcleo a medida que son regurgitados hacia arriba a través de las entrañas de la Tierra.
Entonces, para un resumen basado en una copa, la evidencia de los investigadores incluye un cóctel químico triunvirato de las profundidades más profundas y antiguas de nuestro mundo: estas proporciones de hidrógeno, helio y tungsteno rastrean nuestro núcleo con fugas.
“Estos hallazgos sugieren que incluso si alguna vez existieron reservorios primordiales en el manto profundo, es poco probable que las firmas de isótopos de hidrógeno en el manto inferior profundo actual representen simples reliquias de diferenciación temprana”, concluyen los investigadores.
En cambio, “reflejan una modificación dinámica por el continuo intercambio entre el núcleo y el manto a lo largo de la evolución de la Tierra”, concluyen los investigadores.
La investigación ha sido publicada en Science Advances.
Este artículo fue verificado por Fiona MacDonald y editado por Fiona MacDonald. Si bien nos enorgullecemos de nuestro proceso, somos humanos. Si detecta un error, háganoslo saber.