Muy por debajo de la superficie de la Tierra se encuentra una gruesa capa rocosa llamada manto, que constituye la mayor parte del volumen de nuestro planeta. Si bien el manto de la Tierra es demasiado profundo para que los humanos lo observen directamente, ciertos meteoritos pueden proporcionar pistas sobre esta capa inalcanzable.

En un estudio publicado recientemente en Avances de la ciencia , un equipo internacional de científicos, incluidos Sang-Heon Dan Shim y Thomas Sharp de la Universidad Estatal de Arizona (ASU), completaron un análisis complejo de un "meteorito impactado" (uno que ha experimentado condiciones de alta presión y alta temperatura a través de eventos de impacto) y obtuvieron nuevos conocimientos sobre el manto inferior de la Tierra.

Suizhou:un meteorito conmocionado

Los meteoritos impactados han proporcionado muchos ejemplos de minerales del manto profundo desde 1969 cuando se descubrió el mineral de alta presión Ringwoodita.

Para este estudio, el autor principal Luca Bindi de la Universidad de Florencia (Italia), Shim and Sharp de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU y Xiande Xie del Instituto de Geoquímica de Guangzhou (China), centraron sus esfuerzos en una muestra de un meteorito impactado llamado Suizhou.

"Suizhou era un meteorito ideal para que nuestro equipo lo analizara, "explica Shim, que se especializa en el uso de experimentos de alta presión para estudiar el manto de la Tierra. "Proporcionó a nuestro equipo muestras de minerales naturales de alta presión como los que se cree forman el manto profundo de la Tierra".

Suizhou cayó en 1986 en la provincia de Hubei en China. Inmediatamente después de la caída de este meteorito, un grupo de científicos pudo encontrar y recolectar muestras. "Fue una caída observada, "explica Sharp, que se especializa en el estudio de meteoritos impactados para comprender el impacto y el impacto en el sistema solar. “Por lo que no sufrió ningún desgaste químico en la Tierra y por lo tanto no hay alteración del hierro.

Bridgmanita:el material dominante en el manto inferior

La muestra de meteorito de Suizhou que los investigadores utilizaron para este estudio contiene un silicato específico llamado "bridgmanita". Este silicato se considera el material dominante en el manto inferior de la Tierra y constituye aproximadamente el 38 por ciento del volumen de nuestro planeta. Fue descubierto por primera vez en el meteorito Tenham en 2014.

Si bien anteriormente se pensaba que el metal de hierro existía principalmente en el núcleo de la Tierra, Hace unos 15 años, los científicos descubrieron en el laboratorio que el hierro de la bridgmanita puede sufrir una autooxidación a partir de la cual puede producir hierro metálico.

Este proceso, una reacción química llamada "desproporción de carga, "es donde los átomos redistribuyen los electrones entre sí y producen dos o tres formas catiónicas con diferentes estados de oxidación (en este caso, algunos iones Fe (II) en la bridgmanita se convierten en Fe (III) y Fe (0), el último de los cuales forma hierro metálico).

La pregunta permaneció, sin embargo, si este proceso pudiera ocurrir realmente en la naturaleza.

Utilizando imágenes y espectroscopía de microscopio electrónico de alta resolución, los investigadores pudieron realizar un conjunto de análisis complejos de la muestra de meteorito Suizhou en escala nanométrica.

A través de estos análisis, el equipo de investigación descubrió nanopartículas de hierro metálico que coexisten con bridgmanita en la muestra de meteorito impactado, que representa la primera evidencia directa en la naturaleza de la reacción de desproporción de hierro, que hasta ahora solo se había observado en experimentos de alta presión.

"Este descubrimiento demuestra que la desproporción de carga puede ocurrir en entornos naturales de alta presión y, por lo tanto, en el interior profundo de la Tierra, "dice Shim.

Las implicaciones de este estudio, sin embargo, ir más allá de este descubrimiento, y, en última instancia, puede ayudarnos a comprender la cuestión más amplia de cómo se oxidó la Tierra.

Si bien sabemos que el manto superior de la Tierra es más oxidante que otros planetas y que las condiciones más oxidantes del manto superior pueden estar relacionadas con el repentino aumento de oxígeno en la atmósfera hace 2.500 millones de años, todavía no sabemos cómo el manto superior de la Tierra se volvió más oxidante.

"Es posible que cuando los materiales del manto inferior se transportan al manto superior por convección, habría una pérdida de hierro metálico y el hierro oxidado en la bridgmanita causaría más condiciones oxidantes en el manto superior, "dice Shim.

"Nuestro descubrimiento proporciona una posible explicación para las condiciones más oxidantes del manto superior de la Tierra y apoya la idea de que los procesos interiores profundos pueden haber contribuido al gran evento de oxigenación en la superficie".