Experimentos muestran que el núcleo de la Tierra podría contener vastos “océanos” de un elemento esencial para la vida

Los océanos del planeta Tierra cubren aproximadamente el 70% de nuestro mundo y están compuestos en su mayoría por hidrógeno. Ahora, imagina nueve veces la cantidad de nuestros océanos. Esa podría ser la cantidad de hidrógeno en el núcleo de la Tierra, posiblemente convirtiéndolo en la mayor reserva de hidrógeno del planeta, estimaron los investigadores.

Incluso esos nueve “océanos” de hidrógeno sería el mínimo, ya que, podría haber hasta 45 océanos de hidrógeno en el núcleo. En otras palabras, el hidrógeno podría representar aproximadamente entre el 0,07% y el 0,36% del peso total del núcleo terrestre, informaron los científicos en la revista Nature Communications.

"Se estima que el núcleo terrestre contiene entre un 0,07 % y un 0,36 % en peso de H, equivalente a entre 9 y 45 océanos. Dicha cantidad requeriría que la Tierra obtuviera la mayor parte de su agua de las etapas principales de la acreción terrestre, en lugar de a través de cometas durante la adición tardía", informaron.

Esto sugiere que la Tierra adquirió la mayor parte del agua durante su formación, en lugar de haberla recibido más tarde a través de impactos de meteoritos que habrían dejado el agua en la superficie, explicó el autor principal del estudio, Dongyang Huang, profesor asistente en la Escuela de Ciencias de la Tierra y el Espacio de la Universidad de Pekín.

“El núcleo de la Tierra habría almacenado la mayor parte del agua durante el primer millón de años de la historia del planeta”, dijo Huang a CNN. En abundancia de agua le siguen el manto y la corteza. “La superficie —donde reside la vida— contiene la menor cantidad”, agregó.

Hace más de 4.600 millones de años, rocas, gas y polvo alrededor del Sol colisionaron para formar un planeta joven. Con el tiempo, estas colisiones dieron forma al núcleo, el manto y la corteza de la Tierra. En el interior del planeta y bajo una enorme presión, comenzó a agitarse un núcleo compuesto principalmente de hierro y níquel, que impulsa el campo magnético protector de la Tierra.

Durante mucho tiempo, los científicos se han preguntado cuánto hidrógeno podría estar enterrado en el núcleo del planeta, y han analizado interacciones químicas en el hierro para intentar estimar el reservorio de hidrógeno del núcleo metálico. Pero este, está demasiado profundo para ser observado directamente, y sus condiciones de alta presión son difíciles de reproducir en un laboratorio.

El hidrógeno es difícil de cuantificar “porque es el elemento más ligero y pequeño, lo que significa que su cuantificación supera las capacidades de los métodos analíticos rutinarios”, señaló Huang.

Observaciones a escala atómica

“La técnica (para la investigación) es fundamentalmente diferente de los métodos anteriores”, dijo Huang. Los investigadores afilan las muestras hasta darles forma de aguja, con diámetros de aproximadamente 20 nanómetros y luego las someten a un voltaje alto finamente controlado. Después, los átomos de las muestras se ionizan y se cuentan uno por uno, explicó.

Para crear la nueva estimación, los científicos realizaron experimentos que replicaban las temperaturas y presiones del núcleo, utilizando hierro como sustituto del núcleo metálico líquido. Fundieron el hierro con láseres en un dispositivo de alta presión y luego observaron el hidrógeno y otros elementos del núcleo mediante tomografía de sonda atómica, que captura imágenes en 3D y mide la composición química a escala atómica.

Esta técnica se basa en supuestos sobre cómo están organizados los átomos en el núcleo de la Tierra y cómo se distribuyen el silicio, el oxígeno y el hidrógeno, dijo Huang. El experimento reveló cómo el hidrógeno interactuaba con el silicio y el oxígeno en nanoestructuras a medida que el metal se enfriaba, con una proporción de hidrógeno a silicio de aproximadamente 1 a 1. Al combinar las observaciones de estas proporciones en las muestras con estimaciones previas del silicio en el núcleo, los investigadores pudieron aproximar la cantidad de hidrógeno en el núcleo.

Dudas, límites y posibles implicaciones del hallazgo

La interacción entre silicio, oxígeno e hidrógeno en las nanoestructuras de hierro ofrece pistas sobre cómo pudo haberse liberado calor desde el núcleo hacia el manto para iniciar el proceso de formación del campo magnético terrestre, “que es indispensable para convertir a la Tierra en un lugar habitable”, sostuvo Huang.

Sin embargo, los científicos advirtieron que se necesitará más trabajo para confirmar y ajustar esta estimación, ya que este enfoque incluye incertidumbres y no aborda otras interacciones químicas que podrían afectar los cálculos en el núcleo.