Un diamante descubierto recientemente en una mina de diamantes en Botsuana sugiere que el entorno en el que se formó —una división entre el manto superior y el inferior llamada discontinuidad de 660 kilómetros (o, más simplemente, la zona de transición)— es rico en agua.

Fotomicrografías de inclusiones dentro de un diamante tipo gema IaB de la mina Karowe, Botsuana.

La piedra preciosa está plagada de defectos que contienen trazas de ringwoodita, ferropericlasa, enstatita y otros minerales.

«La aparición de ringwoodita junto con las fases hidratadas indican un ambiente húmedo en este límite», escribió un equipo de investigadores dirigido por el físico mineral Tingting Gu del Instituto Gemológico de Nueva York y la Universidad de Purdue.

La mayor parte de la superficie de la Tierra está revestida de océano. Sin embargo, considerando los miles de kilómetros entre la superficie y el núcleo del planeta, son apenas un charco. Incluso en su punto más profundo, el océano tiene apenas 11 kilómetros (7 millas) de espesor, desde la parte superior de las olas hasta el fondo.

Pero la corteza de la Tierra es algo agrietada y fragmentada, con placas tectónicas separadas que se muelen y se deslizan entre sí. En estas zonas de subducción, el agua se filtra más profundamente en el planeta, llegando hasta el manto inferior. Con el tiempo, regresa a la superficie a través de la actividad volcánica. Este ciclo de sorber y vomitar se conoce como el ciclo de aguas profundas, separado del ciclo de agua activo en la superficie.

Gráfico con corte transversal de la Tierra mostrando la zona de transición.

Saber cómo funciona y cuánta agua hay allí abajo también es importante para comprender la actividad geológica de nuestro planeta. La presencia de agua puede influir en la explosividad de una erupción volcánica, por ejemplo, y desempeñar un papel en la actividad sísmica. Sin embargo, debido a que no podemos bajar allí, tenemos que esperar a que nos llegue la evidencia del agua, algo que sucede en forma de diamantes que generan jaulas de cristal en el calor y la presión extremos.

Gu y sus colegas estudiaron recientemente una gema de este tipo en detalle y encontraron 12 inclusiones minerales y un grupo de inclusiones lechosas. Usando espectroscopia micro-Raman y difracción de rayos X, los investigadores probaron estas inclusiones para determinar su naturaleza.

Entre las inclusiones encontraron un ensamblaje de ringwoodita (silicato de magnesio) en contacto con ferropericlasa (óxido de magnesio/hierro) y enstatita (otro silicato de magnesio con una composición diferente).

Fotomicrografías de las principales inclusiones en el diamante de 1,5 quilates investigado en este trabajo. Crédito: T. Gu et al.

A altas presiones en la zona de transición, la ringwoodita se descompone en ferropericlasa, así como en otro mineral llamado bridgmanita. A presiones más bajas más cerca de la superficie, la bridgmanita se convierte en enstatita. Su presencia en el diamante cuenta la historia de un viaje, indicando que la piedra se formó en profundidad antes de regresar a la corteza.

Eso no fue todo. La ringwoodita en particular tenía características que sugerían que era de naturaleza hidratada, un mineral que se forma en presencia de agua. Mientras tanto, otros minerales que se encuentran en el diamante, como la brucita, también están hidratados. Estas pistas sugieren que el entorno en el que se formó el diamante estaba bastante húmedo.

Se ha encontrado evidencia de agua en la zona de transición antes, pero esta evidencia no ha sido suficiente para medir cuánta agua hay allí. ¿Fue una inclusión fortuita de una pequeña bolsa de agua localizada, o hay un gran masa de agua allí abajo? El trabajo de Gu y su equipo apunta más hacia la segunda opción.

«Aunque la formación de diamantes del manto superior a menudo se asocia con la presencia de fluidos, rara vez se han observado diamantes súper profundos con conjuntos minerales retrogresivos similares acompañados de minerales hídricos», señalan en su artículo.

«Aunque se sugirió un enriquecimiento local de H2O para la zona de transición del manto en base al hallazgo anterior de ringwoodita, aquella con fases hidratadas, que se informa aquí —representativa de un ambiente peridotítico hidratado en el límite de la zona de transición— indica una zona de transición más ampliamente hidratada en las profundidades, cruzando la discontinuidad de 660 kilómetros».

Investigaciones anteriores han encontrado que la Tierra está absorbiendo mucha más agua de lo que habíamos pensado antes. Esto finalmente podría darnos una respuesta sobre a dónde va todo.

La investigación ha sido publicada en Nature Geoscience.

Fuente: SciAl/EurekAlert. Edición: MP.