noviembre 29, 2021

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Diamond entrega el mineral tan esperado de las profundidades de la tierra

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Este diamante contiene pequeñas motas negras de davemaoita, un mineral que se forma a alta temperatura y presión en las profundidades de la tierra.Crédito: Aaron Celestian, Museo de Historia Natural del Condado de Los Ángeles

Pequeñas motas negras en diamantes de una mina africana resultaron ser un ingrediente vital en las profundidades de la tierra, reconocido por primera vez en la naturaleza después de décadas de investigación.

Es un atisbo raro de un mineral que normalmente no se puede encontrar en la Tierra, pero que juega un papel clave en el flujo de calor en las profundidades del planeta, dice Oliver Chuner, geoquímico de la Universidad de Nevada en Las Vegas. Lideró el equipo que informó del descubrimiento el 11 de noviembre en Ciencias1.

Tschauner nombró al mineral davemaoita en honor a Ho-kwang ‘Dave’ Mao, un científico que hizo muchos descubrimientos revolucionarios en geoquímica y geofísica de alta presión. La davemaoita se compone principalmente de silicato de calcio (CaSiO3), pero puede buscar los isótopos radiactivos de uranio, torio y potasio. Estos isótopos generan mucho calor en la parte inferior del manto de la Tierra, la capa que se encuentra entre la corteza y el núcleo del planeta. Esto convierte a davemaoite en un actor importante en la gestión de cómo el calor viaja a través de la profundidad de la Tierra y, a su vez, cómo el calor circula entre el manto y la corteza para impulsar procesos como la tectónica de placas.

El mineral solo se encuentra a presiones y temperaturas tan altas como las del manto inferior, 660-2700 km por debajo de la superficie. Pero estos puntos particulares estaban incrustados dentro de los diamantes que transportaban el mineral intacto desde las profundidades de la tierra. “Es la fuerza del diamante lo que mantiene las inclusiones bajo alta presión”, dice Tschauner.

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El diamante octaédrico verdoso fue perforado hace décadas en Botswana en la mina Urabá, la mina de diamantes a cielo abierto más grande del mundo. En 1987, un comerciante de minerales vendió los diamantes a George Rosman, mineralogista del Instituto de Tecnología de California en Pasadena. Tschauner, Rossman y sus colegas comenzaron a estudiarlo hace varios años como parte de una investigación sobre los minerales atrapados en diamantes que se encuentran en las profundidades de la tierra.

Los científicos sorprendieron a los diamantes con rayos X en Advanced Photon Source en Lemont, Illinois, revelando que los ingredientes eran ricos en calcio mineral. Otros estudios han confirmado que se trata de silicato de calcio, que puede tomar diferentes formas de cristales según la temperatura y la presión generada. La versión en diamante, dice Tschauner, tiene una estructura de cristal de perovskita que solo se forma a temperaturas y presiones que se encuentran a profundidades de 660 a 900 kilómetros. Los científicos fabricaron perovskita de silicato de calcio a alta presión en el laboratorio2, y planteó la hipótesis de que debe estar presente en el manto inferior, pero nunca antes se había visto de manera concluyente en muestras geológicas.

En 2018, otro equipo de investigación informó haber encontrado perovskita de silicato de calcio en diamantes sudafricanos3. Pero estos científicos no afirmaron el descubrimiento oficial de un nuevo metal. El equipo de Tschauner lo hizo, por lo que Tschauner llamó a Mao y le preguntó si podía nombrar el mineral con su nombre. “Por supuesto que acepté con mucho gusto”, dice Mao, quien es director del Centro de Investigación de Ciencia y Tecnología Avanzadas en Shanghai, China.

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La Asociación Internacional de Minerales aprobó el nombre de davemaoite el año pasado. Es el segundo mineral de alta presión llamado Mao. En 2018, investigadores de China informaron haber encontrado uno diferente, al que llamaron maohokite, en las rocas del cráter.

Tschauner dice que la davemaoita es uno de los tres minerales principales en el manto inferior de la Tierra y constituye alrededor del 5-7% del material allí. Pero es el único de los tres que alberga uranio y torio. La estructura cristalina del mineral permite que el calcio se intercambie fácilmente por estos elementos, que producen calor a través de la desintegración radiactiva.

Otros diamantes encontrados allí pueden contener rastros de davemaoita. Los de Orapa son ricos en potasio, por lo que una forma de encontrar más davemaoíta podría ser buscar diamantes en las profundidades de las áreas ricas en potasio, dice Yingwei Fei, geoquímico de la Carnegie Institution for Science en Washington, DC.

“Definitivamente lo estaré buscando”, dice Chuner.

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