Un pequeño fragmento de roca atrapado en el interior de un diamante tiene la clave sobre algunos secretos geológicos de nuestro planeta. Este pequeño trozo de roca ha abierto una ventana al conocimiento de la composición y estructura de los materiales presentes en el manto interior de la Tierra. El diamante procedía de una mina de Botsuana y se formó a más de 660 kilómetros de profundidad, en el límite superior del manto interior, y en su interior se encuentra un mineral de silicato recién identificado llamado davemaoita, del que hasta ahora no se tenía conocimiento en el medio natural.
Hasta ahora este mineral, la davemaoita, solo se había obtenido en análisis de laboratorio
Es la primera vez que los científicos consiguen demostrar definitivamente su existencia, pues hasta la fecha únicamente había sido documentado en experimentos de laboratorio. El equipo bautizó el mineral en honor al conocido geofísico sinoamericano Ho-Kwang Mao, cuyas investigaciones han sido cruciales para la investigación de las capas inferiores de la Tierra.
El mineralogista Olivier Tschauner, de la Universidad de Nevada en Las Vegas, y sus colegas identificaron la composición química y la estructura del nuevo mineral, que calificaron como un tipo de silicato de calcio CaSiO3-perovskita a través de técnicas analíticas, como la difracción cristalográfica de rayos X, la fluorescencia y la espectroscopia.
Hasta la fecha la comunidad científica había estimado que entre el 5 y el 7% del manto interior terrestre debía estar compuesto por este mineral, muy difícil de observar en esa capa terrestre (que se extiende hasta 2.700 kilómetros por debajo de la superficie del planeta). Y es que, a esas profundidades y presiones, los minerales empiezan a reorganizar sus estructuras cristalinas modificándolas completamente.
“El material del manto se encuentra en movimiento debido a los movimientos de convección. Por lo tanto, a cada nivel de profundidad los minerales del manto están en equilibrio termodinámico a una temperatura y presión dadas y en función de la composición de toda la roca -explica Tshauner a National Geographic España a través de un correo electrónico-. A veces determinadas erupciones volcánicas transportan fragmentos de roca de hasta 100 km de profundidad (algunos creen que 200 km) pero no del manto inferior (660 a 2.700 km de profundidad)”. Por otro lado, explica, los diamantes tienen la particularidad de encapsular minerales de roca circundante durante su formación, los cuales quedan protegidos desde el punto de vista físico y químico. De ahí que los minerales atrapados en el diamante puedan permanecer a una presión remanente que sea lo suficientemente alta como para mantenerlos en su estructura original.
Una cápsula del tiempo
Los diamantes, pues, actúan como cápsulas del tiempo, encerrando las formas minerales originales en su viaje a la superficie. El descubrimiento de la davemaoita no solo confirma su existencia, sino que revela la ubicación de algunas fuentes de calor de las profundidades de la Tierra. Y es que, aunque se trata de un mineral de silicato de calcio, este nuevo mineral también contiene una serie de elementos distintos que ‘se cuelan’ en su estructura cristalina, lo que incluye elementos radiactivos como el uranio (U), el torio (Th) y el potasio (K), así como elementos de tierras raras y elementos radiactivos, que, juntos producen aproximadamente un tercio de todo el calor que circula en el manto inferior terrestre. La identificación de la composición química de este nuevo mineral permite ahora a los científicos confirmar dónde residen estos elementos.
Esto es debido a que el diamante encontrado en Botswana también contenía una forma de hielo de alta presión, así como otro mineral conocido como wüstita (FeO). La presencia de esas inclusiones ayudó a deducir las presiones aproximadas a las que podría haberse formado la davemaoita: en algún lugar entre 24 mil millones de pascales y 35 mil millones de pascales, dice Tschauner. Aunque es difícil deducir exactamente la profundidad a la que se formó el mineral, sí que pueden vincular su origen a partir de la acción conjunta de los materiales de los que están formados y la acción combinada del calor y el hielo.
Rico en potasio
De entre todos los descubrimientos, hay un aspecto que intriga a los científicos: el nuevo mineral es sorprendentemente rico en potasio, en comparación con las predicciones de laboratorio. “Es probable que la davemaoita se formase en una roca rica en potasio, junto con un fluido en el que se incluye carbono (responsable de la formación del diamante), lo que indica que se formaron en un tipo de roca distinta a la que predomina en el manto inferior de la Tierra.
Hallazgos como este son determinante para el estudio de la composición de las capas inferiores de la Tierra. “La davemaoita concentra todos los elementos que no son compatibles con la estructura de los otros dos minerales presentes en el manto inferior de la Tierra, los cuales constituyen del 93 al 95% restantes del manto. Entre ellos se encuentran el uranio, torio o potasio -aclara Tschauner-, tres elementos que por sí mismos generan un aporte sustancial del calor interno del manto.
Según explica el científico, la identificación de la davemaoita en un diamante demuestra que los procesos de carbono documentados en el manto también se dan en esas profundidades, una hipótesis que había sido propuesta hasta la fecha por la comunidad científica, pero jamás probada hasta la fecha. Además, el contenido en potasio indica la existencia de procesos químicos ampliamente documentados en el manto superior, pero desconocidos a una mayor profundidad.
“Hasta la fecha no se habían obtenido muestras del manto inferior” explica Olivier Tschauner, mineralogista.
“La correlación entre las observaciones de muestras naturales y los experimentos en laboratorio funcionan muy bien en el análisis de restos de la corteza terrestre y el manto superior -apunta Tschauner- pero hasta la fecha no se había podido realizar en muestras procedentes del manto inferior”, lo que, según el experto, abre una nueva ventana para la ciencia.
¿Y qué probabilidad hay de que se produzcan nuevos descubrimientos como este?, preguntamos al mineralogista estadounidense. “Las inclusiones por debajo de los 400 km de profundidad son bastante raras. Sin embargo, esperamos encontrar más ejemplos del manto inferior y estudiar su composición para evaluar los procesos de segregación química en el manto inferior y comprender cómo se mueve el material entre el manto superior y el inferior”. Y es que, a veces, lo mejor de un diamante está en el interior.
