Un tesoro de agua puede estar escondido a más de 250 millas (400 kilómetros) debajo de tus pies.
Ahí es donde el manto de la Tierra se encuentra con la corteza. Los geocientíficos habían pensado durante mucho tiempo que debajo de esta zona de transición (comenzando a 255 millas, o 410 km de profundidad) un mineral lleno de agua llamado brucita era inestable y se descompuso, enviando moléculas de agua que fluyen hacia la superficie del planeta.
Pero una nueva investigación sugiere que antes de que la brucita, que es 50 por ciento de óxido de magnesio y 50 por ciento de agua, se descomponga, se transforma en otra estructura 3D más estable. El hallazgo, detallado en línea el 21 de noviembre en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, significa que hay un alijo de agua ubicado más profundo en la Tierra de lo que se pensaba anteriormente.
"no era del todo esperado", dijo el coautor del estudio Andreas Hermann, profesor de física computacional en la Universidad de Edimburgo en Escocia. "Porque la gente ha estudiado este material durante décadas y nadie pensó en ver si habría otra fase antes de que finalmente se derrumbara".
Sondeando la Tierra profunda
Los científicos creían previamente que la brucita se mantuvo estable solo hasta la zona de transición, una capa de 155 millas de profundidad (250 km) justo debajo del manto superior. En parte, la estructura del mineral informó esta opinión. La brucita es un material en capas en el que las moléculas en cada capa están fuertemente unidas entre sí pero débilmente conectadas a otras capas. Un material como este, si se aprieta con suficiente presión, debe sufrir algún tipo de cambio. Los investigadores asumieron previamente que, en respuesta a la presión de la zona de transición, que alcanza aproximadamente 200,000 atmósferas, la brucita se desmoronaría. (Una atmósfera es aproximadamente la presión al nivel del mar).
Incapaz de explorar la Tierra profunda directamente, Hermann y su coautor, Mainak Mookherjee, profesor de geología en la Universidad Estatal de Florida, utilizaron cálculos de mecánica cuántica, analizando varias estructuras posibles para la brucita en condiciones de la Tierra profunda.
"Esto es computación de datos grandes", dijo Hermann. "Creamos miles de estructuras, las optimizamos todas y hacemos cálculos lo suficientemente precisos para que si algo se destaca como más estable que otra cosa, podemos decir con certeza que es así".
La brucita es un mineral bien estudiado y relativamente simple. Aun así, Hermann dijo que la clave de los nuevos cálculos era ignorar los supuestos existentes sobre la brucita. Después de varios meses de ejecutar varias estructuras a través de su programa informático, los investigadores encontraron una fase previamente desconocida de brucita que podría soportar las altas presiones encontradas en el manto inferior.
Incluso con esta nueva fase de brucita, los científicos aún no pueden medir directamente la cantidad de sustancia en el manto o la cantidad de agua que contiene el mineral. Sin embargo, Hermann y Mookherjee resolvieron las propiedades elásticas de la nueva fase de la brucita. Sabiendo esto, dijo Hermann, los sismólogos pueden detectar cuánta brucita hay en el manto porque las firmas de los terremotos difieren en función de la elasticidad de la roca a través de la cual viajan.
Por que importa la brucita
Las estimaciones actuales sugieren que la Tierra profunda puede contener tanta agua como todos los océanos en la superficie del planeta combinados. Este reservorio de agua y el tesoro adicional que la brucita también puede contener son de vital importancia para el movimiento de materiales a través de la Tierra. A medida que los minerales que contienen agua viajan a través de las capas de la Tierra, los materiales eventualmente se descomponen, liberando el agua que regresa a la superficie, a menudo a través de la actividad volcánica.
El agua es esencial para el reciclaje de minerales a través del volcanismo y la tectónica de placas, ya que proporciona la lubricación necesaria para que los diversos materiales de roca se muevan unos a otros, como ocurre en las zonas de subducción. También ayuda a que algunos materiales se disuelvan a medida que avanza el ciclo de la roca. Sin agua, dijo Hermann, el planeta se detendría geológicamente. Esto significa que no hay nueva corteza o suelo, y un alto en el vulcanismo; Estos cambios podrían tener efectos catastróficos en la tierra y la atmósfera del planeta.
Además de cambiar potencialmente la comprensión de los científicos sobre los reservorios de agua muy por debajo de la superficie de la Tierra, Hermann dijo que esta investigación defiende una nueva forma de pensar sobre la Tierra en general. Los investigadores no habrían encontrado esta nueva fase si hubieran favorecido la versión aceptada, dijo.
