Comprender el ciclo global del carbono proporciona a los científicos pistas vitales sobre la habitabilidad del planeta.

Es la razón por la que la Tierra tiene un clima estable y una atmósfera baja en dióxido de carbono en comparación con la de Venus. por ejemplo, que se encuentra en un estado de invernadero descontrolado con temperaturas superficiales elevadas y una atmósfera espesa de dióxido de carbono.

Una diferencia importante entre la Tierra y Venus es la existencia de placas tectónicas activas en la Tierra, que hacen que nuestro entorno sea único dentro de nuestro sistema solar.

Pero la atmósfera océanos y la corteza terrestre son solo una parte de la historia. El manto, que representa el 75% del volumen de la Tierra, potencialmente contiene más carbono que todos los demás reservorios combinados.

El carbono, uno de los componentes esenciales de la vida orgánica, se introduce en el interior de la Tierra por subducción. donde reduce drásticamente el punto de fusión del manto sólido, formando fundidos carbonatados (rocas fundidas ricas en carbono) en el manto poco profundo, alimentando volcanes de superficie. Los minerales de carbonato también pueden transportarse mucho más profundamente en la Tierra, alcanzando el manto inferior, pero lo que sucede a continuación es incierto.

Responder a esa pregunta está plagado de desafíos:las condiciones en las profundidades de la Tierra son extremas y las muestras del manto son raras. La solución es recrear esas condiciones en el laboratorio utilizando tecnología sofisticada.

Ahora, un equipo de geocientíficos experimentales de la Universidad de Bristol ha hecho precisamente eso. Sus resultados, publicado acceso abierto en Letras de ciencia terrestre y planetaria , descubrir nuevas pistas sobre lo que sucede con los minerales carbonatados cuando son transportados al manto a través de la subducción de la corteza oceánica (donde una de las placas tectónicas de la Tierra se desliza debajo de la otra).

Sus hallazgos han descubierto una barrera para la subducción de carbonato más allá de profundidades de alrededor de 1, 000km, donde reacciona con la sílice en la corteza oceánica para formar diamantes que se almacenan en las profundidades de la Tierra durante escalas de tiempo geológicas.

El Dr. James Drewitt de la Facultad de Ciencias de la Tierra explica:"¿Los minerales de carbonato permanecen estables a través del manto inferior de la Tierra? y si no, ¿Qué cambios de presión / temperatura se necesitan para provocar reacciones entre los minerales y cómo se ven? Estas son las preguntas a las que queríamos encontrar respuestas, y la única forma de obtener esas respuestas era reproducir las condiciones del interior de la Tierra ".

El Dr. Drewitt y su equipo sometieron rocas carbonatadas sintéticas a presiones y temperaturas muy altas comparables a las condiciones de la Tierra profunda de hasta 90 GPa (aproximadamente 900, 000 atmósferas) y 2000 grados C utilizando una celda de yunque de diamante calentada con láser. Descubrieron que el carbonato permanece estable hasta profundidades de 1, 000-1, 300km, casi a mitad de camino del núcleo.

En estas condiciones, el carbonato reacciona con la sílice circundante para formar un mineral conocido como bridgmanita, que forma la mayor parte del manto de la Tierra. El carbono liberado por esta reacción está en forma de dióxido de carbono sólido. A medida que el manto circundante caliente finalmente calienta la losa subducida, este dióxido de carbono sólido se descompone para formar diamantes superprofundos.

El Dr. Drewitt agrega:"Eventualmente, los diamantes superprofundos podrían regresar a la superficie en forma de plumas de manto ascendentes, y este proceso podría representar una de las fuentes de diamantes superprofundos que encontramos en la superficie y que proporcionan la única evidencia directa que tenemos de la composición de la tierra profunda.

"Esto es emocionante porque la profundidad más profunda que los humanos han podido perforar es de unos 12 km, menos de la mitad de la profundidad de la corteza terrestre. Esto palidece en comparación con la escala masiva del manto de la Tierra, que se extiende a casi 3, 000 km de profundidad ".

El equipo utilizó una celda de yunque de diamante para generar presiones equivalentes a las que se encuentran en estas profundidades, cargar muestras bajo un microscopio en una cámara de presión perforada con una junta de metal que luego se comprime entre la calidad de la gema, Yunques de diamantes de talla brillante. La estructura cristalina de esas muestras se analizó luego mediante difracción de rayos X en la instalación de sincrotrón del Reino Unido en Oxfordshire.

El Dr. Drewitt ahora planea aplicar estos experimentos de alta presión y alta temperatura junto con técnicas avanzadas de simulación por computadora a otros minerales y materiales. añadiendo:"Además del carbono, potencialmente hay varios océanos de agua transportada profundamente en el manto, y cuando se libera, esto inducirá el derretimiento del manto superior e inferior de la Tierra.

"Sin embargo, no podemos probar o comprender adecuadamente los modelos actuales del comportamiento dinámico de esta roca fundida rica en agua porque no conocemos su composición ni sus propiedades físicas. Los experimentos en condiciones extremas y las simulaciones informáticas avanzadas en las que estamos trabajando actualmente ayudarán a resolver estos problemas ".