Las ondas sonoras revelan un escondrijo de diamantes en el interior de la Tierra

Un estudio halla que el 1-2 por ciento de las rocas del manto más antiguas de la Tierra están hechas de diamantes.

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Puede haber más de un billón de toneladas de diamantes escondidos en el interior de la Tierra, según un nuevo estudio del MIT y otras universidades. Pero es poco probable que los nuevos resultados desencadenen una fiebre de diamantes. Los científicos estiman que los minerales preciosos están enterrados a más de 100 millas por debajo de la superficie, mucho más profundo que cualquier expedición de perforación alguna vez haya alcanzado.

Las ondas sonoras revelan un escondrijo de diamantes en el interior de la Tierra

El escondite ultradelgado puede estar disperso dentro de raíces cratónicas, las secciones de roca más antiguas e inamovibles que se encuentran debajo del centro de la mayoría de las placas tectónicas continentales. En forma de montañas invertidas, los cratones pueden extenderse a lo largo de 200 millas a través de la corteza terrestre y en su manto; los geólogos se refieren a sus secciones más profundas como «raíces».

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En el nuevo estudio, los científicos estiman que las raíces cratónicas pueden contener de 1 a 2 por ciento de diamantes. Teniendo en cuenta el volumen total de raíces cratónicas en la Tierra, el equipo calcula que alrededor de un cuatrillón (10 16 ) toneladas de diamantes están diseminados dentro de estas rocas antiguas, entre 90 y 150 millas por debajo de la superficie.

 

«Esto muestra que el diamante no es quizás este mineral exótico, pero en la escala [geológica] de las cosas, es relativamente común», dice Ulrich Faul, investigador del Departamento de Ciencias Terrestres, Atmosféricas y Planetarias del MIT. «No podemos alcanzarlos, pero aún así, hay mucho más diamante allí de lo que jamás pensamos».

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Los coautores de Faul incluyen científicos de la Universidad de California en Santa Bárbara, el Instituto de Física del Globo de París, la Universidad de California en Berkeley, la Ecole Polytechnique, la Institución Carnegie de Washington, la Universidad de Harvard, la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, la Universidad de Bayreuth, la Universidad de Melbourne y el University College de Londres.

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Un problema de sonido
Faul y sus colegas llegaron a su conclusión después de desconocer una anomalía en los datos sísmicos. En las últimas décadas, organismos como el Servicio Geológico de los Estados Unidos han mantenido registros mundiales de la actividad sísmica, en esencia, ondas sonoras que viajan a través de la Tierra y que son provocadas por terremotos, tsunamis, explosiones y otras fuentes de sacudidas del terreno. Los receptores sísmicos de todo el mundo recogen ondas sonoras de dichas fuentes, a varias velocidades e intensidades, que los sismólogos pueden usar para determinar dónde, por ejemplo, se originó un terremoto.

 

Los científicos también pueden usar estos datos sísmicos para construir una imagen de cómo se vería el interior de la Tierra. Las ondas sonoras se mueven a diferentes velocidades a través de la Tierra, dependiendo de la temperatura, densidad y composición de las rocas a través de las cuales viajan. Los científicos han utilizado esta relación entre la velocidad sísmica y la composición de la roca para estimar los tipos de rocas que componen la corteza terrestre y partes del manto superior, también conocida como la litosfera.

 

Sin embargo, al usar datos sísmicos para mapear el interior de la Tierra, los científicos no han podido explicar una curiosa anomalía: las ondas sonoras tienden a acelerarse significativamente cuando pasan a través de las raíces de antiguos cratones. Se sabe que los Cratones son más fríos y menos densos que el manto que los rodea, lo que a su vez produce ondas de sonido ligeramente más rápidas, pero no tan rápido como lo que se ha medido.

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«Las velocidades que se miden son más rápidas de lo que creemos que podemos reproducir con suposiciones razonables sobre lo que está allí», dice Faul. «Entonces tenemos que decir: ‘Hay un problema’. Así es como comenzó este proyecto «.

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Diamantes en lo profundo
El equipo tuvo como objetivo identificar la composición de las raíces cratónicas que podrían explicar los picos en las velocidades sísmicas. Para hacer esto, los sismólogos en el equipo primero usaron datos sísmicos del USGS y otras fuentes para generar un modelo tridimensional de las velocidades de las ondas sísmicas que viajan a través de las cratones más importantes de la Tierra.

 

Luego, Faul y otros, que en el pasado midieron las velocidades de sonido a través de muchos tipos diferentes de minerales en el laboratorio, usaron este conocimiento para ensamblar rocas virtuales, hechas de varias combinaciones de minerales. Luego el equipo calculó qué tan rápido viajarían las ondas sonoras a través de cada roca virtual, y encontró solo un tipo de roca que produjo las mismas velocidades que los sismólogos midieron: una que contiene 1 a 2 por ciento de diamantes, además de peridotita (la roca predominante tipo de manto superior de la Tierra) y cantidades menores de eclogita (que representa la corteza oceánica subducida). Este escenario representa al menos 1,000 veces más diamantes de lo que las personas esperaban anteriormente.

 

«Diamante en muchos aspectos es especial», dice Faul. «Una de sus propiedades especiales es que la velocidad del sonido en el diamante es más del doble que en el mineral dominante en las rocas del manto superior, el olivino».

 

Los investigadores encontraron que una composición de roca de 1 a 2 por ciento de diamante sería suficiente para producir las velocidades de sonido más altas que midieron los sismólogos. Esta pequeña fracción de diamante tampoco cambiaría la densidad total de un cratón, que es naturalmente menos denso que el manto circundante.

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«Son como pedazos de madera, flotando en el agua», dice Faul. «Los cratones son un poco menos densos que sus alrededores, por lo que no se subducen a la Tierra sino que permanecen flotando en la superficie. Así es como conservan las rocas más antiguas. Así que descubrimos que solo necesita del 1 al 2 por ciento de diamantes para que las cratones sean estables y no se hundan «.

 

En cierto modo, Faul dice que las raíces cratónicas hechas en parte de diamante tienen sentido. Los diamantes se forjan en el ambiente de alta presión y alta temperatura de la Tierra profunda y solo lo hacen cerca de la superficie a través de erupciones volcánicas que ocurren cada pocas decenas de millones de años. Estas erupciones crean «tubos» geológicos hechos de un tipo de roca llamada kimberlita (llamada así por la ciudad de Kimberley, Sudáfrica, donde se encontraron los primeros diamantes en este tipo de rocas). El diamante, junto con el magma de las profundidades de la Tierra, puede arrojarse a través de las tuberías de kimberlita, a la superficie de la Tierra.

 

En su mayor parte, se han encontrado tubos de kimberlita en los bordes de las raíces cratónicas, como en ciertas partes de Canadá, Siberia, Australia y Sudáfrica. Tendría sentido, entonces, que las raíces cratónicas deberían contener algún diamante en su composición.

 

«Es evidencia circunstancial, pero hemos reconstruido todo», dice Faul. «Pasamos por todas las diferentes posibilidades, desde todos los ángulos, y este es el único que queda como una explicación razonable».

 

Esta investigación fue apoyada, en parte, por la National Science Foundation.

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