Descubren que el agua del suelo llega a penetrar hasta el núcleo de la Tierra

Hace unas décadas, los sismólogos que tomaron imágenes del interior más profundo del planeta identificaron una capa delgada, de poco más de unos cientos de kilómetros de espesor, hasta entonces desconocida. El origen de esta capa, conocida como capa primaria E, ha seguido constituyendo un misterio hasta ahora. Sin embargo, ese enigma ha quedado en gran parte resuelto y ha proporcionado sorpresas a los científicos.

Un equipo internacional de investigadores, entre ellos los científicos de la Universidad Estatal de Arizona (EEUU) Dan Shim, Taehyun Kim y Joseph O'Rourke de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio, ha descubierto que el agua existente en la superficie de la Tierra puede penetrar a sorprendente profundidad en el planeta, hasta el punto de alterar la composición de la región más externa del núcleo líquido metálico y creando de paso una capa delgada y diferenciada.

La investigación, que ha aparecido publicada en Nature Geoscience, detalla que a lo largo de miles de millones de años, el agua superficial ha sido transportada hasta las más recónditas profundidades de la Tierra mediante placas tectónicas descendentes (subducción), que se adentran en el interior del planeta.

Interacción con el núcleo terrestre

Al alcanzar el límite entre el núcleo y el manto, a unos 2.900 kilómetros bajo la superficie, esta agua desencadena una profunda interacción química que altera la estructura del núcleo.

Junto con Yong Jae Lee de la Universidad de Yonsei en Corea del Sur, Shim y su equipo han demostrado mediante experimentos de alta presión que el agua subducida reacciona químicamente con los materiales del núcleo. Esta reacción da lugar a una capa rica en hidrógeno y empobrecida en silicio, alterando la región superior del núcleo externo en una estructura similar a una película. Además, esta reacción genera cristales de sílice que ascienden hasta integrarse en el manto.

Los autores del estudio creen que esta capa metálica líquida modificada será menos densa, con velocidades sísmicas reducidas, en consonancia con las características anómalas que han detectado y cartografiado los sismólogos.

"Durante años, se pensó que el intercambio de material entre el núcleo y el manto de la Tierra era pequeño. Sin embargo, nuestros recientes experimentos de alta presión revelan una historia diferente. Descubrimos que cuando el agua alcanza el límite entre el núcleo y el manto, reacciona con el silicio en el núcleo, formando sílice", dijo Shim.

"Este descubrimiento, junto con nuestra observación previa de diamantes que se forman a partir de agua que reacciona con carbono en hierro líquido bajo presión extrema, apunta a una interacción núcleo-manto mucho más dinámica de lo que se pensaba, lo que sugiere un intercambio sustancial de material", agregó.

Este hallazgo arroja luz sobre los complejos y aún muy desconocidos procesos internos de la Tierra, y demuestran un ciclo global del agua más amplio de lo que se reconocía anteriormente. La ‘película’ o capa alterada del núcleo tiene profundas implicaciones para los ciclos geoquímicos que conectan el ciclo del agua superficial con el núcleo metálico profundo.

Este estudio fue realizado por un equipo internacional de geocientíficos utilizando técnicas experimentales avanzadas en la Fuente Avanzada de Fotones del Laboratorio Nacional Argonne y PETRA III del Deutsches Elektronen-Synchrotron en Alemania para replicar las condiciones extremas en el límite entre el núcleo y el manto.

Estudio de referencia: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01324-x

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