Evidencias de un óceano de magma en las profundidades del manto terrestre

El manto terrestre y su núcleo se mezclan a una distancia de 2.900 kilómetros bajo nuestros pies en una misteriosa zona. Un equipo de geofísicos acaba de comprobar que la fusión parcial del manto es posible en este área cuando la temperatura alcanza los 3.926 grados centígrados. Esto refuerza la hipótesis de la presencia de un océano de magma profundo.

La originalidad de este trabajo, llevado a cabo por los científicos del Institut de mineralogie et de physique des milieux condenses, reside en el uso de la difracción de rayos X en la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón en Grenoble (Francia).

Los resultados tendrán un efecto en la comprensión de la dinámica, la composición y la formación de las profundidades de nuestro planeta.

En la parte superior del núcleo de la Tierra, constituido de hierro líquido, se encuentra el manto sólido, que se compone esencialmente de óxido de magnesio, hierro y silicio. La frontera entre el núcleo y el manto, que se encuentra a 2.900 km debajo de nuestros pies, es muy intrigante para los geofísicos. Con una presión del orden de 1,4 millones de veces la presión atmosférica y una temperatura de más de 4.000 grados Kelvin, esta zona es el hogar de las reacciones químicas, y los cambios en los estados de la materia aún se desconocen.

Los sismólogo han reconocido una reducción abrupta de la velocidad de las ondas sísmicas, que a veces alcanzan el 30% al aproximarse a esta frontera. Este hecho ha llevado a los científicos a formular la hipótesis, en los últimos 15 años, de la fusión parcial del manto de la Tierra al nivel de esta frontera del manto y núcleo. Ahora se ha confirmado.

Para acceder a las profundidades de la Tierra, los científicos no han recurrido sólo a la sismología, sino también a una técnica experimental preciosa: las células de yunque de diamante sometidas a  una capa de calefacción. Este instrumento permite volver a crear la misma presión y temperatura que las condiciones en el interior de la Tierra con muestras de unas pocas micras.

Esta es la técnica utilizada por los investigadores del Instituto de Mineralogie en muestras ambientes naturales que son representantivas de la Tierra y el manto, que han sido sometidos a presiones de más de 140 gigapascales ( 1,4 millones de veces la presión atmosférica) , y temperaturas de más de 5000 grados Kelvin.

Un nuevo enfoque de este estudio ha sido el uso de la técnica de difracción de rayos X en el sincrotrón ESRF. Esto ha permitido a los científicos determinar cuáles son las fases minerales primera fusión, y han establecido también, sin extrapolación, las curvas de fusión de la Tierra en el manto profundo terrestre, es decir, la caracterización del paso de un estado sólido a un estado parcialmente líquido.

Sus observaciones demuestran que la fusión parcial del manto es posible cuando la temperatura se aproxima a 4.200 grados Kelvin. Estos experimentos también demuestran que el líquido producido durante esta fusión parcial es denso y que puede contener varios elementos químicos, entre los que son marcadores importantes de la dinámica del manto de la Tierra. Estos estudios permitirán a geofísicos y geoquímicos lograr un conocimiento más profundo de los mecanismos de diferenciación de la Tierra y la historia de su formación, que se inició hace unos 4.500 millones años.