Los diamantes revelan secretos de la atmósfera primitiva de la Tierra

Si quieres ver la Tierra primitiva, una pieza clave del rompecabezas es el aire de los cielos ancestrales de nuestro planeta. Hoy, por ejemplo, la atmósfera de la Tierra está llena de gases que sustentan la increíble diversidad de vida de nuestro planeta. Comprender cuándo esos gases llegaron a la atmósfera podría ayudarnos a comprender cómo surgió la vida por primera vez en los mares primordiales de nuestro planeta.

Afortunadamente, en el camino hacia las respuestas, los científicos tienen una cápsula del tiempo particularmente vistosa para iluminar su camino hacia el pasado: los diamantes. Las piedras preciosas muy preciadas son muestras excepcionalmente útiles que preservan secretos del pasado antiguo de la Tierra. De hecho, son “la única muestra que tenemos que proviene directamente de las profundidades de la Tierra”, dice Michael Broadley, geoquímico del Centro de Investigaciones Petrográficas y Geoquímicas (CRPG) de Francia.

Ahora, al estudiar los gases atrapados dentro de las jaulas de carbono de algunos diamantes particularmente antiguos, Broadley y sus colegas han presentado evidencia que sugiere que la composición gaseosa vivificante de nuestro aire hoy en día es bastante similar a cómo se veía la atmósfera del planeta durante 2.700 millones de años. atrás.

Como gas abajo, es arriba

Puede parecer extraño buscar huellas dactilares de nuestra atmósfera antigua en fragmentos de carbono del manto de la Tierra. Pero muchos de los gases que los científicos están buscando en realidad migraron desde ese inframundo.

El manto de la Tierra y el cielo están mucho más conectados de lo que podría pensar en un principio. Los gases de abajo pueden encontrar su camino hacia el aire, en un proceso conocido como desgasificación. Más allá de nuestro planeta, es por eso que mundos como el la luna puede tener atmósferas extremadamente delgadas. Pero algunos de esos gases, en lugar de llegar finalmente a lo alto del cielo, se encuentran encerrados dentro de diamantes nacientes.

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En el magma semisólido del manto de la Tierra, cuando el carbono comienza a cristalizar en un calor abrasador y bajo una presión aplastante, las gemas recién nacidas pueden recoger otros minerales y fluidos en el proceso. Ese detrito puede quedar atrapado dentro de los diamantes, convirtiéndose en características llamadas inclusiones.

Se necesitan literalmente eones para que esos diamantes suban a la superficie, mientras el magma burbujea y los volcanes hacen erupción. Incluso el los diamantes más jóvenes conocidos son más antiguos que la extinción de los dinosaurios. Los diamantes como los que estudian Broadley y sus colegas tienen más de la mitad de la edad actual de la Tierra (alrededor de 4.500 millones de años). El más antiguo puede tener hasta 3.500 millones de años.

“Los diamantes son tan especiales, porque todo lo que está atrapado dentro se conserva, porque nada entra y sale del diamante”, dice Carpintero suzette, geoquímico de la Universidad de Alberta en Canadá, que no participó en la investigación. A diferencia del magma que se convierte en roca ígnea, por ejemplo, los diamantes no se derriten ni se recristalizan.

Un diamante en bruto

Sin embargo, estos no son los diamantes que encontrarás en el joyero. Los diamantes más deseables del mundo pueden ser claros e impecables, pero para los geoquímicos, cuantas más imperfecciones, mejor.

Entonces Broadley y sus colegas estudiaron los desechos del lote, un tipo de piedra llamada diamante fibroso, tan lleno de fluidos e inclusiones que a menudo son de color negro o marrón. Suelen utilizarse para herramientas con punta de diamante en lugar de accesorios. “Tal vez los pasaría por alto como si no fueran un diamante, porque en realidad no parecen diamantes”, dice Broadley.

Una vez que los investigadores tienen sus diamantes, deben desbloquear las sustancias atrapadas en su interior. Pero eso no es tan fácil, dice Timmerman. “Es mucho trabajo, porque los diamantes son el material más duro de la Tierra. No es fácil trabajar en ellos “.

Hay algunas formas de hacer que los diamantes revelen sus secretos gaseosos. Uno es aplastar literalmente las piedras hasta convertirlas en polvo. Pero Broadley y sus colegas adoptaron un segundo enfoque, calentando los diamantes para hacer que los átomos de carbono dentro de ellos volvieran a ser grafito, como el que se encuentra en la mina de un lápiz. La estructura atómica del grafito no es buena para mantener los fluidos en su lugar y, por lo tanto, a medida que los diamantes se convierten en grafito, esos fluidos se liberan como gas.

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Luego, los investigadores podrían analizar los gases liberados para determinar qué tipos estaban presentes hace miles de millones de años. En particular, Broadley y sus colegas analizaron una trifuerza de lo que los químicos llaman gases nobles: helio, neón y argón.

Hay dos tipos de gases nobles en el manto. El primero se origina con la formación de la Tierra, habiendo venido de algún lugar del espacio. El segundo tipo, especialmente el helio, se forma como un subproducto de la desintegración radiactiva, procesos que aún están sucediendo.

Los núcleos de un elemento dado pueden tener diferentes números de neutrones, lo que da como resultado múltiples “sabores” del mismo elemento llamados isótopos. Al medir la proporción de isótopos en los gases nobles, los investigadores pudieron determinar si el manto ya había liberado sus gases a la atmósfera en el momento de la creación del diamante.

Broadley y sus colegas descubrieron que la composición de los gases nobles en estos diamantes de miles de millones de años coincidía estrechamente con la composición que se encuentra en el manto superior actual. Eso sugiere que, si los gases tenido escaparon del manto antiguo, ya lo habían hecho cuando se formaron estos diamantes en particular.

Luego, dice Broadley, “se mantuvo relativamente constante durante los siguientes 2.700 millones de años”.

Broadley y sus colegas presentó su trabajo en la Conferencia de Geoquímica Goldschmidt la semana pasada.

Los diamantes pueden brindar nuevos conocimientos sobre la evolución más temprana de la vida

La línea de investigación de Broadley, dice Timmerman, es bastante nueva. Su trabajo de doctorado y la investigación de algunos de sus colegas se habían centrado en el helio en los diamantes. Pero este trabajo, dice, es el primero de su tipo en analizar el neón y el argón.

Broadley dice que ya están analizando otros elementos atrapados en los diamantes, como el carbono y el nitrógeno. Estos gases son cruciales para la formación de vida, y los resultados de este estudio sugieren que ya habían llegado a la atmósfera hace al menos 2.700 millones de años.

De hecho, Timmerman dice que estudiar estos fluidos en diamantes puede ayudar a responder algunas preguntas tentadoras. “Al principio de la Tierra, ¿cómo era la composición de esta atmósfera y era adecuada para la vida? ¿Qué tipo de vida podría haberse desarrollado en esas circunstancias? “

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