La zona de transición entre el manto superior e inferior de la Tierra contiene cantidades considerables de agua, según un estudio internacional en el que participó el Instituto de Geociencias de la Universidad Goethe de Frankfurt. El equipo de investigación germano-italiano-estadounidense analizó un diamante raro formado a 660 metros bajo la superficie de la Tierra utilizando técnicas que incluyen espectroscopía Raman y espectrometría FTIR. El estudio confirmó algo que durante mucho tiempo fue solo una teoría, a saber, que el agua del océano acompaña a las losas en subducción y, por lo tanto, ingresa a la zona de transición. Esto significa que el ciclo del agua de nuestro planeta incluye el interior de la Tierra.

La zona de transición (TZ) es el nombre que se le da a la capa límite que separa el manto superior y el manto inferior de la Tierra. Se encuentra a una profundidad de 410 a 660 kilómetros. La inmensa presión de hasta 23.000 bar en la TZ hace que el mineral verde oliva olivino, que constituye alrededor del 70% del manto superior de la Tierra y también llamado peridoto, altere su estructura cristalina. En el límite superior de la zona de transición, a una profundidad de unos 410 kilómetros, se convierte en wadsleyita más densa; a 520 kilómetros, se metamorfosea en ringwoodita aún más densa.

"Estas transformaciones minerales dificultan en gran medida los movimientos de las rocas en el manto", explica el profesor Frank Brenker del Instituto de Geociencias de la Universidad Goethe de Frankfurt. Por ejemplo, las plumas del manto, columnas ascendentes de roca caliente del manto profundo, a veces se detienen directamente debajo de la zona de transición. El movimiento de masa en la dirección opuesta también se detiene. Brenker dice:"Las placas en subducción a menudo tienen dificultades para atravesar toda la zona de transición. Por lo tanto, hay un cementerio completo de placas de este tipo en esta zona debajo de Europa".

Sin embargo, hasta ahora no se sabía cuáles eran los efectos a largo plazo de la "succión" de material en la zona de transición sobre su composición geoquímica y si allí existían mayores cantidades de agua. Brenker explica:"Las losas de subducción también transportan sedimentos de aguas profundas hacia el interior de la Tierra. Estos sedimentos pueden contener grandes cantidades de agua y CO₂ . Pero hasta ahora no estaba claro cuánto entra en la zona de transición en forma de carbonatos y minerales hidratados más estables y, por lo tanto, tampoco estaba claro si realmente se almacenan allí grandes cantidades de agua".

Sin duda, las condiciones reinantes serían propicias para ello. Los minerales densos wadsleyita y ringwoodita pueden (a diferencia del olivino en profundidades menores) almacenar grandes cantidades de agua; de hecho, tan grandes que la zona de transición teóricamente podría absorber seis veces la cantidad de agua en nuestros océanos. "Entonces sabíamos que la capa límite tiene una enorme capacidad para almacenar agua", dice Brenker. "Sin embargo, no sabíamos si realmente lo hizo".

Un estudio internacional en el que participó el geocientífico de Frankfurt ahora ha dado la respuesta. El equipo de investigación analizó un diamante de Botswana, África. Se formó a una profundidad de 660 kilómetros, justo en la interfaz entre la zona de transición y el manto inferior, donde la ringwoodita es el mineral predominante. Los diamantes de esta región son muy raros, incluso entre los diamantes raros de origen súper profundo, que representan solo el 1% de los diamantes. Los análisis revelaron que la piedra contiene numerosas inclusiones de ringwoodita, que exhiben un alto contenido de agua. Además, el grupo de investigación pudo determinar la composición química de la piedra. Era casi exactamente el mismo que el de prácticamente todos los fragmentos de roca del manto encontrados en basaltos en cualquier parte del mundo. Esto mostró que el diamante definitivamente provenía de una parte normal del manto de la Tierra. "En este estudio hemos demostrado que la zona de transición no es una esponja seca, sino que contiene cantidades considerables de agua", dice Brenker, y agrega:"Esto también nos acerca un paso más a la idea de Julio Verne de un océano dentro de la Tierra". La diferencia es que allí abajo no hay océano, sino roca hidratada que, según Brenker, no se sentiría mojada ni gotearía agua.

La ringwoodita hidratada se detectó por primera vez en un diamante de la zona de transición ya en 2014. Brenker también participó en ese estudio. Sin embargo, no fue posible determinar la composición química precisa de la piedra porque era demasiado pequeña. Por lo tanto, no quedó claro qué tan representativo fue el primer estudio del manto en general, ya que el contenido de agua de ese diamante también podría haber resultado de un ambiente químico exótico. Por el contrario, las inclusiones en el diamante de 1,5 centímetros de Botswana, que el equipo de investigación investigó en el presente estudio, eran lo suficientemente grandes como para permitir determinar la composición química precisa, y esto proporcionó la confirmación final de los resultados preliminares de 2014.

El alto contenido de agua de la zona de transición tiene consecuencias de gran alcance para la situación dinámica dentro de la Tierra. A qué conduce esto se puede ver, por ejemplo, en las columnas del manto caliente que vienen de abajo, que se atascan en la zona de transición. Allí, calientan la zona de transición rica en agua, lo que a su vez conduce a la formación de nuevas columnas de manto más pequeñas que absorben el agua almacenada en la zona de transición. Si estas plumas del manto ricas en agua más pequeñas ahora migran más hacia arriba y atraviesan el límite hacia el manto superior, sucede lo siguiente:el agua contenida en las plumas del manto se libera, lo que reduce el punto de fusión del material emergente. Por tanto, se funde inmediatamente y no justo antes de llegar a la superficie, como suele ocurrir. Como resultado, las masas rocosas en esta parte del manto terrestre ya no son tan duras en general, lo que da más dinamismo a los movimientos de masas. La zona de transición, que de otro modo actúa como una barrera para la dinámica allí, de repente se convierte en un impulsor de la circulación material global. + Explora más

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