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Un grupo de investigadores publicó en la revista “Nature Communications” el estudio titulado “Cuantificación experimental del contenido de hidrógeno en el núcleo de la Tierra”, en el que presenta mediciones directas sobre la presencia de hidrógeno en el núcleo de la Tierra. El trabajo fue liderado por Dongyang Huang, de la Universidad de Pekín y ETH Zürich, y plantea que el núcleo pudo almacenar entre 9 y 45 océanos de agua durante la formación del planeta.
Los resultados sugieren que la mayor parte del agua terrestre no llegó en etapas tardías mediante cometas, sino que se incorporó durante las fases principales de acreción planetaria.
Hidrógeno en el núcleo de la Tierra
El estudio parte de una pregunta central: cuánto hidrógeno contiene el núcleo terrestre. Durante décadas, las estimaciones presentaron amplios márgenes de incertidumbre debido a las dificultades para medir este elemento bajo condiciones extremas de presión y temperatura.
Para abordar ese problema, el equipo realizó experimentos de partición metal-silicato a presiones de hasta 111 gigapascales (unidad de presión y tensión del Sistema Internacional de Unidades) y temperaturas cercanas a los 5.100 kelvin, simulando las condiciones de los océanos de magma en la Tierra primitiva. Posteriormente, aplicaron tomografía por sonda atómica, una técnica que permitió observar directamente átomos de hidrógeno atrapados en nanoestructuras ricas en silicio y oxígeno.
La evidencia mostró que el hidrógeno se incorporó al metal líquido junto con silicio y oxígeno, formando estructuras acopladas en el proceso de enfriamiento.
Contenido estimado de agua en el núcleo
A partir de la proporción molar observada entre silicio e hidrógeno, cercana a 1:1, los investigadores estimaron que el núcleo primitivo pudo contener entre 0,07 % y 0,36 % de hidrógeno en peso. Esa cantidad equivale a entre 9 y 45 océanos de agua.
El cálculo se basa en modelos que sitúan el contenido de silicio en el núcleo entre 2 % y 10 % en peso. Dado que el hidrógeno aparece vinculado al silicio bajo condiciones de alta presión, la proporción permite extrapolar la cantidad total almacenada durante la formación del planeta.
Los autores aclaran que se trata del núcleo primitivo, es decir, el estado posterior a su formación y anterior a posibles pérdidas hacia el manto. También señalan que existen márgenes de incertidumbre relacionados con la cuantificación exacta del hidrógeno y con la composición química del núcleo.
Origen del agua terrestre y formación planetaria
Las implicaciones del estudio alcanzan el debate sobre el origen del agua en la Tierra. Si el núcleo almacenó hasta 45 océanos equivalentes, el planeta habría incorporado la mayor parte de su agua durante las etapas principales de acreción, en lugar de recibirla mayoritariamente por impactos tardíos de cometas o meteoritos hidratados.
El artículo sostiene que este escenario es compatible con modelos dinámicos de formación planetaria y con composiciones isotópicas que diferencian a la Tierra de las condritas carbonáceas tipo CI. Además, sugiere que el agua pudo integrarse desde los materiales originales que formaron el planeta.
Los investigadores también plantean efectos en la dinámica interna terrestre. El acoplamiento entre silicio, oxígeno e hidrógeno en el núcleo podría influir en el intercambio de elementos entre núcleo y manto, así como en procesos vinculados con la evolución térmica y el campo magnético temprano.
Evidencia experimental y cambio de paradigma
Uno de los aportes del trabajo es la cuantificación directa del hidrógeno, sin depender únicamente de inferencias basadas en expansión de redes cristalinas, como ocurrió en estudios previos. La observación directa de iones SiH+ permitió distinguir el hidrógeno incorporado en el experimento del posible hidrógeno residual del equipo de medición.
El estudio concluye que el núcleo terrestre constituye el mayor reservorio de agua del planeta. Si el manto y los océanos superficiales contienen entre dos y cuatro océanos equivalentes, el núcleo podría superar esa cifra.
De confirmarse mediante investigaciones adicionales, estos resultados modificarían la comprensión sobre cuándo y cómo la Tierra adquirió su agua, así como el papel del núcleo en el ciclo profundo del agua.
