{"id":248537,"date":"2017-11-09T14:54:12","date_gmt":"2017-11-09T16:54:12","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=248537\/"},"modified":"2017-11-09T15:17:15","modified_gmt":"2017-11-09T17:17:15","slug":"el-elemento-subterraneo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/el-elemento-subterraneo\/","title":{"rendered":"El elemento subterr\u00e1neo"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>C\u00e1lculos de un tr\u00edo de f\u00edsicos te\u00f3ricos de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) suministraron una nueva pista que puede ser \u00fatil para develar uno de los principales enigmas acerca de la composici\u00f3n y el funcionamiento del interior de la Tierra: \u00bfd\u00f3nde est\u00e1n las reservas ultraprofundas que contienen el 90% del carbono del planeta? Las simulaciones computacionales realizadas por Michel Marcondes y Lucy Assali, del Instituto de F\u00edsica (IF), y Jo\u00e3o Francisco Justo Filho, de la Escuela Polit\u00e9cnica, sugieren que algunos de estos dep\u00f3sitos de carbono podr\u00edan estar escondidos en manchas subterr\u00e1neas de alrededor 1.000 kil\u00f3metros (km) de extensi\u00f3n y 100 km de espesor por donde las ondas s\u00edsmicas viajan relativamente m\u00e1s despacio.<\/p>\n

Estas manchas, denominadas zonas de baja velocidad s\u00edsmica o sencillamente ULVZ (Ultra Low Velocity Zones<\/em>), se encuentran sobre todo en el segmento final de una capa de la Tierra conocida como manto inferior, con una profundidad de entre 660 km y 2.890 km (vea la figura<\/em><\/a>). De acuerdo con un estudio publicado por los brasile\u00f1os en septiembre, en la revista cient\u00edfica Physical Review B<\/em>, el elemento carbono tiende a no mezclarse como una impureza en medio de los dep\u00f3sitos de minerales a base de silicio, las llamadas perovskitas silic\u00e1ticas, predominantes en el manto inferior. En lugar de unirse, \u00e9ste se separa de las perovskitas silic\u00e1ticas y forma sus propios dep\u00f3sitos de minerales tales como la magnesita (MgCO3<\/sub>) y el carbonato de calcio (CaCO3<\/sub>).<\/p>\n

Los f\u00edsicos aplicaron las leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica para simular en computadora la estructura at\u00f3mica de algunos tipos de minerales en las condiciones del manto inferior, donde las temperaturas llegan a miles de grados Celsius y las presiones son millones de veces m\u00e1s altas que en la superficie terrestre. Luego calcularon c\u00f3mo se comportar\u00edan esos minerales cuando los atravesase una onda s\u00edsmica generada por un terremoto. \u201cLa presencia de los minerales de carbono disminuye considerablemente la velocidad de propagaci\u00f3n de las ondas, tal como ocurre en las ULVZs\u201d, dice Marcondes. En los dep\u00f3sitos de minerales a base de silicio, los movimientos s\u00edsmicos viajaron m\u00e1s r\u00e1pido. Marcondes utiliz\u00f3 las t\u00e9cnicas que aprendi\u00f3 con Renata Wentzcovitch, f\u00edsica brasile\u00f1a de la Universidad de Minnesota, Estados Unidos, quien desarrolla m\u00e9todos computacionales para estudiar la estructura at\u00f3mica de ciertos materiales en las condiciones extremas de temperatura y presi\u00f3n del interior de la Tierra, cuya reproducci\u00f3n en laboratorio es sumamente dif\u00edcil (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 198<\/em><\/a>).<\/p>\n

\u201cEn los \u00faltimos 500 km del manto inferior existen grandes zonas donde las velocidades de las ondas s\u00edsmicas son alrededor de un 5% m\u00e1s lentas que la velocidad media\u201d, explica el geof\u00edsico Marcelo Assump\u00e7\u00e3o, del Centro de Sismolog\u00eda del Instituto de Astronom\u00eda, Geof\u00edsica y Ciencias Atmosf\u00e9ricas (IAG) de la USP. \u201cAntes se cre\u00eda que el origen de las mismas ten\u00eda que ver con fluctuaciones de temperatura en el manto inferior. Pero estudios recientes han venido demostrando que variaciones en la composici\u00f3n qu\u00edmica de las capas geol\u00f3gicas, tales como la presencia de m\u00e1s o menos s\u00edlice, hierro o carbonatos, son necesarias para explicar las observaciones\u201d. El trabajo de Marcondes y sus colegas apunta que un mayor porcentaje de minerales ricos en carbono, como las magnesitas y los carbonatos de calcio, podr\u00eda ser la explicaci\u00f3n para la existencia de ULVZs. \u201cResta saber c\u00f3mo se habr\u00eda acumulado esa concentraci\u00f3n de carbonatos en el manto inferior, pero \u00e9sa ya es otra historia.\u201d<\/p>\n

\"\"

Didier Descouens\/ Wikimedia Commons<\/span><\/a> Muestra de magnesita, mineral carbon\u00e1tico que parece originarse en el manto inferiorDidier Descouens\/ Wikimedia Commons<\/span><\/p><\/div>\n

El otro ciclo del carbono<\/strong>
\nLas teor\u00edas sobre el origen del Sistema Solar sugieren que la concentraci\u00f3n total de carbono en la Tierra deber\u00eda ser m\u00e1s o menos la misma de las rocas existentes en un tipo de meteorito, los condritos carbon\u00e1ceos, cuya composici\u00f3n qu\u00edmica permaneci\u00f3 pr\u00e1cticamente inalterada desde la \u00e9poca de formaci\u00f3n del planeta, hace alrededor de 4.500 millones de a\u00f1os. Sin embargo, cuando los investigadores suman la cantidad de carbono presente en todas las fuentes conocidas \u2013en la atm\u00f3sfera, en los oc\u00e9anos, en la superficie de la corteza terrestre y a algunas decenas de kil\u00f3metros debajo de la misma\u2013, este valor llega tan s\u00f3lo al 10% de lo esperado. \u201cEse carbono faltante debe estar en alg\u00fan lugar\u201d, dice Marcondes, quien abord\u00f3 este problema en su tesis doctoral, defendida en septiembre. \u201cExisten evidencias de que el 90% restante est\u00e1 almacenado en regiones profundas del interior de la Tierra.\u201d<\/p>\n

El carbono es la base qu\u00edmica de la vida, y circula por la superficie terrestre de una manera que los cient\u00edficos conocen muy bien. Como gas metano (CH4<\/sub>), mon\u00f3xido (CO) o di\u00f3xido de carbono (CO2<\/sub>), se encuentra presente en la atm\u00f3sfera. A trav\u00e9s de la fotos\u00edntesis, algas y plantas retiran CO2<\/sub> del aire y fijan carbono en forma de materia org\u00e1nica, que eventualmente se descompondr\u00e1 y entonces el mismo quedar\u00e1 depositado en reservas de combustibles f\u00f3siles en capas de roca de la corteza continental y oce\u00e1nica. La respiraci\u00f3n de los vegetales y los animales, adem\u00e1s de los procesos de combusti\u00f3n, le devuelven el carbono al aire.<\/p>\n

Sin embargo, investigaciones recientes en las \u00e1reas de sismolog\u00eda y geoqu\u00edmica han indicado que ese ciclo superficial del carbono estar\u00eda vinculado a otro, m\u00e1s lento y profundo. En el transcurso de decenas de millones de a\u00f1os, las rocas del manto se comportan como un fluido. Sus corrientes descendentes podr\u00edan arrastrar consigo grandes fragmentos de la corteza oce\u00e1nica, repletos de carbono, que se hundir\u00edan hasta el manto inferior. En tanto, las corrientes ascendentes del manto podr\u00edan traer parte del carbono ultraprofundo a la superficie. Una evidencia de ello, seg\u00fan explica Marcondes, son los llamados diamantes ultraprofundos, como los que se descubrieron en las minas del municipio de Ju\u00edna, en el estado de Mato Grosso. Son peque\u00f1os trozos de diamante cuyas impurezas qu\u00edmicas indican que, antes de ser transportados a la superficie por erupciones volc\u00e1nicas, se originaron en profundidades superiores a los 670 km. La mayor\u00eda de los diamantes se forman a unos 150 km por debajo de la superficie.<\/p>\n

De acuerdo con un informe publicado en 2014 por el Observatorio del Carbono Profundo, un programa de investigaci\u00f3n coordinado por Robert Hazen, geof\u00edsico del Instituto Carnegie, Estados Unidos, la localizaci\u00f3n exacta de las reservas de carbono profundo y su extensi\u00f3n a\u00fan constituyen una gran inc\u00f3gnita. Con todo, en dicho informe se arriba a la conclusi\u00f3n de que el carbono puede estar inserto en una gran variedad de materiales, adem\u00e1s de en los diamantes ultraprofundos y los minerales carbon\u00e1ticos. Puede encontrarse bajo la forma de microorganismos que viven en las profundidades de la corteza terrestre o en una docena de tipos de s\u00f3lidos y l\u00edquidos que est\u00e1n mezclados con el manto y con el n\u00facleo terrestre. \u201cEs un tema sumamente complicado\u201d, dice Marcondes. \u201cTardaremos mucho todav\u00eda para hallar una respuesta definitiva.\u201d<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/em>
\nMARCONDES, M. L. et al.<\/em> Carbonates at high presures: Posible carriers for deep carbon reservoirs in the Earth\u2019s lower mantle<\/a>. Physical Review B<\/strong>. v. 94, n. 10. Sep. 2016.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Una parte del carbono existente estar\u00eda en las profundidades de la Tierra","protected":false},"author":14,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304,309],"coauthors":[103],"class_list":["post-248537","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es","tag-geologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/248537","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/14"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=248537"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/248537\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=248537"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=248537"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=248537"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=248537"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}