El nuevo trabajo de un equipo de investigación dirigido por Anat Shahar de Carnegie contiene algunos hallazgos inesperados sobre la química del hierro en condiciones de alta presión, como los que probablemente se encuentran en el núcleo de la Tierra, donde el hierro predomina y crea el campo magnético protector de la vida de nuestro planeta.resultados, publicados en ciencia , podría arrojar luz sobre los primeros días de la Tierra cuando el núcleo se formó a través de un proceso llamado diferenciación, cuando los materiales más densos, como el hierro, se hundieron hacia el centro, creando la composición en capas que el planeta tiene hoy.
La Tierra se formó a partir de la materia acumulada que rodea al joven Sol. Con el tiempo, el hierro en este material planetario temprano se movió hacia adentro, separándose del silicato circundante. Este proceso creó el núcleo de hierro y el manto superior de silicato del planeta. Pero mucho sobre esto es cómo esta diferenciaciónel proceso ocurrido aún se conoce poco debido a la imposibilidad tecnológica de tomar muestras del núcleo de la Tierra para ver qué compuestos existen allí.
Los datos sísmicos muestran que además del hierro, hay elementos "más ligeros" presentes en el núcleo, pero qué elementos y en qué concentraciones existen ha sido un gran debate. Esto se debe a que el hierro se movió hacia el núcleo, interactuó con varios elementos más ligeros para formar diferentes compuestos aleados, que luego fueron transportados junto con el hierro a las profundidades del planeta.
Los elementos con los que se unió el hierro durante este tiempo habrían sido determinados por las condiciones circundantes, incluidas la presión y la temperatura. Como resultado, trabajar hacia atrás y determinar qué compuestos de aleación de hierro se crearon durante la diferenciación podría informar a los científicos sobre las condiciones en la Tierra primitiva ysobre la evolución geoquímica del planeta.
El equipo, incluidos Jinfu Shu y Yuming Xiao de Carnegie, decidió investigar este tema investigando cómo las presiones que imitan el núcleo de la Tierra afectarían la composición de los isótopos de hierro en varias aleaciones de hierro y elementos ligeros. Los isótopos son versiones de un elementodonde el número de neutrones difiere del número de protones cada elemento contiene un número único de protones.
Debido a esta diferencia contable, las masas de los isótopos no son las mismas, lo que a veces puede causar pequeñas variaciones en la forma en que los diferentes isótopos del mismo elemento se dividen o son "recogidos" por silicato o metal de hierro. Algunos isótoposson preferidas por ciertas reacciones, lo que resulta en un desequilibrio en la proporción de cada isótopo incorporado en los productos finales de estas reacciones, un proceso que puede dejar rastros de firmas isotópicas en las rocas. Este fenómeno se llama fraccionamiento isotópico y es crucial para elinvestigación del equipo.
Antes, la presión no se consideraba una variable crítica que afectara el fraccionamiento de isótopos. Pero la investigación de Shahar y su equipo demostró que para el hierro, las condiciones de presión extrema sí afectan el fraccionamiento de isótopos.
Más importante aún, el equipo descubrió que debido a este fraccionamiento a alta presión, las reacciones entre el hierro y dos de los elementos ligeros que a menudo se consideran presentes en el núcleo, hidrógeno y carbono, habrían dejado una firma isotópica enel silicato del manto al reaccionar con el hierro y hundirse en el núcleo. Pero esta firma isotópica no se ha encontrado en muestras de roca del manto, por lo que los científicos pueden excluirlos de la lista de posibles elementos de luz en el núcleo.
El oxígeno, por otro lado, no habría dejado una firma isotópica en el manto, por lo que todavía está sobre la mesa. Del mismo modo, aún deben investigarse otros posibles elementos de luz central, incluidos el silicio y el azufre.
"¿Qué significa esto? Significa que estamos obteniendo una mejor comprensión de la historia química y física de nuestro planeta", explicó Shahar. "Aunque la Tierra es nuestro hogar, todavía hay mucho sobre su interior que no entendemos.Pero la evidencia de que las presiones extremas afectan la forma en que se dividen los isótopos, de manera que podemos ver rastros de muestras de rocas, es un gran paso adelante en el aprendizaje sobre la evolución geoquímica de nuestro planeta ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Institución Carnegie para la Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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