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El agua en las profundidades de la Tierra

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Cristal azul de Ringwoodita ~150 micrómetros de ancho. Microfotografía tomada en la Universidad de Hawaii de un ejemplar crecido en Bayreuth, Germany. Autor: Joseph Smyth. Imagen encabezado: El material azul ringwoodita. Steve Jacobsen, 2014.

La ringwoodita es la fase mineral más común en la zona de transición inferior del manto terrestre, a profundidades de 520 a 660 km. Este cristal de ringwoodita contiene cerca de 1% de agua. Si toda la ringwoodita del manto contiene esta cantidad de agua, se estima que en el manto hay casi tres veces la cantidad de agua que en todos los océanos juntos.

Corte transversal del planeta Tierra (Perason et al, 2014)
Corte transversal del planeta Tierra (Pearson et al, 2014). Crédito imagen: Kathy Mather.

En la sección transversal del planeta Tierra, podemos identificar la zona de transición que separa el manto superior del inferior. Ahí mismo se forman los diamantes y junto con la ringwoodita —que atrapa a las moléculas de agua—, ambos minerales continúan su viaje hasta la superficie.

El primer descubrimiento en la Tierra de ringwoodita fue realizado por un equipo internacional encabezado por la Universidad de Alberta y podría indicar la presencia de grandes cantidades de agua entre 520 y 660 km de profundidad bajo la superficie terrestre. Crédito: Universidad de Alberta. Fuente : phys.org.

El diamante encontrado  se originó a aproximadamente 520 km bajo la superficie terrestre, donde grandes masas de agua pueden acumularse por subducción de placas océanicas, con el avance y reciclamiento del suelo oceánico hacia la zona de transición del manto. Los resultados de estas investigaciones fueron publicados en 2014 por Pearson et al. (2014) en la revista Nature.


Química líquida: El agua en el planeta Tierra


Lecturas recomendadas:

Earth Section

Schematic cross section of the Earth’s interior. The study by Steve Jacobsen and Brandon Schmandt used seismic waves to find magma generated at the base of the transition zone, around 600 km deep. Dehydration melting at those conditions, also observed in the study’s high-pressure experiments, suggests the transition zone may contain oceans worth of H2O dissolved in high-pressure rock. The findings alter previous assumptions about the Earth’s composition.


Química líquida: El agua en el planeta Tierra

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La parte de la hidrología llamada “oceanografía química” (la división es un producto nuestro) estudia, simplemente, el océano y otros cuerpos de agua desde el punto de vista químico. Se encuentra estrechamente relacionada con al menos cuatro áreas básicas: física, química, biología y geología, además de limnología, meteorología y glaciología, lo que le confiere un sabor multidisciplinario único.

Esferas

Modificado de: Brian J. Skinner and Barbara W. Murck, 2011. The Blue Planet: An Introduction to Earth System Science. 3a Edición. John Wiley & Sons.

Sin embargo, en nuestro planeta el océano y los sistemas acuáticos están integrados en uno solo, lo que cambia es la forma de estudiarlo y el tipo de procesos que deseamos comprender, así que este término no parece ser el más correcto. Si bien el enfoque analítico, de separar las partes de la realidad para estudiarla es muy útil, para la comprensión profunda de ésta es necesaria la síntesis, es decir, la reintegración de la información.

En contraste, el término “biogeoquímica acuática” hace referencia constante a los aspectos físicos, biológicos y geológicos que están inevitablemente asociados a los procesos químicos en los cuerpos de agua de la Tierra. Hace énfasis en los ciclos biogeoquímicos de los elementos. Además, engloba a todos los tipos de sistemas acuáticos distintos al océano que existen en nuestro planeta como ríos, lagos, embalses, cenotes, charcas, estuarios, fiordos, lagunas costeras, ríos subterráneos y humedales.

Una molécula de agua en el fondo del lago de Chapala puede eventualmente caer como lluvia en los Tuxtlas de Veracruz. Podría ser acarreada por el Río Papaloapan hasta el Golfo de México, donde posteriormente drenará en el Océano Atlántico y probablemente siga su camino hacia el norte, cerca de Islandia donde, tras evaporarse y precipitar en forma de nieve, se vuelva parte de un glaciar por miles de años. Otras moléculas, son arrastradas a grandes profundidades bajo la corteza terrestre, donde se mezclan con el magma y vuelven a salir en forma de vapor o dentro de inclusiones minerales tras una erupción volcánica. Una de esas moléculas puede ser arrastrada por el viento, para nuevamente precipitar -después de millones de años- en el lago de Chapala (si es que todavía existe, por supuesto, aunque seguramente se habría desplazado unos cuantos kilómetros).

El agua en el planeta Tierra

Una de las preguntas centrales de la hidrología es, ¿cuál es el origen del agua en la Tierra? ¿De dónde salió? Toda el agua actualmente presente sobre la superficie de la Tierra proviene de su interior (aunque hay discusión en esto, ya que se pensaba que provino de los cometas que han chocado con nuestro planeta y una mínima cantidad pudo provenir de esta fuente), la cual ha ido liberando progresivamente, desde su formación hace 4,600 millones de años. Aunque este proceso aún continúa, se calcula que el agua que formó los océanos y atmósfera actuales había salido ya desde hace 2,500 millones de años, y que la tasa de degasificación actual es mucho menor.

La diferencia con otros planetas, en cuanto al contenido de agua, se debería a que éstos no pudieron retenerla sobre su superficie y el agua escapó al espacio. Más recientemente, con el  descubrimiento de un diamante formado a 600 km de profundidad en la zona de transición del manto terrestre, que contiene una inclusión del mineral ringwoodita y varias moléculas de agua (este mineral puede contener entre 1-3% de agua en peso) se fortalece la hipótesis de que el agua de los lagos, ríos y océanos provino del interior. Si toda la ringwoodita del manto contiene esta cantidad de agua, se estima que en el manto hay casi cinco veces la cantidad de agua que en todos los océanos juntos. Esto implica también que el ciclo hidrológico penetra cientos de kilómetros bajo la superficie de la Tierra, con tiempos de residencia en profundidad en escala de millones de años.

El primer descubrimiento en la Tierra de ringwoodita fue realizado por un equipo internacional encabezado por la Universidad de Alberta  y podría indicar la presencia de grandes cantidades de agua entre 400 y 700 km de profundidad bajo la superficie terrestre.  Crédito: Universidad de Alberta. Fuente : phys.org

Lecturas sugeridas

 Water-rich gem points to vast ‘oceans’ beneath the Earth iconIadAX
iconIadAXNew Evidence for Oceans of Water Deep in the Earth. Water bound in mantle rock alters our view of the Earth’s composition

Press release: Jun 12, 2014