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2021-11-12Un mineral que se encuentra en los defectos de un diamante contiene la fuente de parte del calor de la Tierra

Science News |Cuando se trata de saber qué hay en las profundidades de la Tierra, los diamantes son el mejor amigo de un geólogo.

Un pedacito de roca atrapado dentro de un diamante ahora abre una nueva ventana a cómo se ve el manto inferior del planeta. Dentro del diamante hay un mineral de silicato recientemente identificado llamado davemaoita que solo se puede haber formado en el manto inferior de la Tierra, informan los investigadores el 12 de noviembre en Science . Es la primera vez que los científicos han logrado demostrar definitivamente que este tipo de mineral del manto inferior, que antes se había predicho a partir de experimentos de laboratorio, realmente existe en la naturaleza. El equipo nombró al mineral por el conocido geofísico experimental de alta presión Ho-kwang (Dave) Mao ( SN: 16/3/04 ).

El diamante que lleva la inclusión de mineral reveladora proviene de una mina de Botswana y se formó a profundidades superiores a 660 kilómetros, el límite superior del manto inferior de la Tierra. Utilizando técnicas analíticas que incluyen difracción de rayos X, imágenes de fluorescencia de rayos X y espectroscopia infrarroja, el mineralogista Oliver Tschauner de la Universidad de Nevada, Las Vegas, y sus colegas identificaron la composición química y la estructura del nuevo mineral, identificándolo como un tipo de calcio. perovskita de silicato.

Los científicos habían estimado previamente que entre el 5 y el 7 por ciento del manto inferior debe estar compuesto por este mineral, dice Tschauner. Pero es diabólicamente difícil observar directamente tales minerales de la Tierra profunda. Esto se debe a que los minerales que son estables en las intensas presiones del manto inferior, que se extiende hasta los 2.700 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra, comienzan a reorganizar sus estructuras cristalinas tan pronto como la presión disminuye.

Incluso el mineral más común del planeta, un silicato de hierro y magnesio del manto inferior conocido como bridgmanita, era en gran parte teórico hasta 2014, cuando se descubrió que había ocurrido naturalmente dentro de un meteorito que se había estrellado contra Australia con una fuerza que generó un manto profundo y aplastante. presiones en la roca ( SN: 27/11/14 ). Hasta la fecha, la bridgmanita es el único otro mineral de silicato de alta presión que se ha confirmado que existe en la naturaleza.

Los diamantes actúan como cápsulas del tiempo, bloqueando las formas minerales originales en su viaje hacia la superficie. El descubrimiento de davemaoite no solo es una confirmación de su existencia, sino que también revela la ubicación de algunas fuentes de calor en las profundidades de la Tierra. Aunque es un mineral de silicato de calcio, la davemaoita también alberga una galería de diferentes elementos que se cuelan en su estructura cristalina. Eso incluye elementos radiactivos como uranio, torio y potasio, así como elementos de tierras raras. Se ha pensado durante mucho tiempo que estos elementos radiactivos producen alrededor de un tercio del calor que circula en el manto inferior (los otros dos tercios quedan de la formación original del planeta hace 4.550 millones de años). Al identificar la composición química de la davemaoita, los investigadores ahora pueden confirmar dónde residen esos elementos.

Eso es porque el diamante de Botswana también contenía una forma de hielo de alta presión , así como otro mineral de alta presión conocido como wüstita ( SN: 3/8/18 ). La presencia de esas inclusiones ayudó a reducir las presiones ásperas 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. Es difícil decir exactamente a qué profundidad corresponde, agrega. Pero el descubrimiento vincula directamente la generación de calor (los materiales radiactivos), el ciclo del agua (el hielo) y el ciclo del carbono (representado por la formación del propio diamante), todo en el manto profundo, dice Tschauner.

Otro aspecto intrigante de este nuevo mineral es que es sorprendentemente rico en potasio en comparación con las predicciones de laboratorio, dice Sang-Heon Shim, geofísico de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe. La mayoría de los esfuerzos experimentales para crear el mineral surgieron con "perovskita de silicato de calcio casi pura", dice Shim. Los científicos solo pueden especular en este momento cuál fue la fuente del potasio adicional, pero esta composición inesperada sugiere que el manto inferior puede ser una mezcla más abigarrada de lo que se pensaba, con una complejidad difícil de predecir solo a partir de estudios de laboratorio.   

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CITAS

O. Tschauner y col . Descubrimiento de davemaoita, CaSiO 3 -perovskita, como mineral del manto inferior . Ciencia . Vol. 374, 12 de noviembre de 2021, pág. 891. doi: 10.1126 / science.abl8568.

Y. Fei. Perovskita recuperada del manto inferior . Ciencia . Vol. 374, 12 de noviembre de 2021, pág. 820. doi: 10.1126 / science.abm4742.



Acerca de Carolyn Gramling

Carolyn Gramling es la escritora sobre la tierra y el clima. Tiene una licenciatura en geología e historia europea y un doctorado. en geoquímica marina del MIT y la Institución Oceanográfica Woods Hole.

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