El manto terrestre, una vasta e intrigante capa que impulsa la actividad volcánica y regula la evolución de nuestro planeta, ha sido objeto de estudio durante décadas. Sin embargo, uno de sus aspectos más esquivos, el estado de redox—es decir, el equilibrio entre especies químicas oxidadas y reducidas—ha resultado difícil de medir de manera directa. Un nuevo estudio liderado por Yael Kempe y Yaakov Weiss, del Instituto de Ciencias de la Tierra de la Universidad Hebrea, arroja luz sobre estos procesos profundos, a través del análisis de inclusiones en diamantes extraídos de la mina Voorspoed en Sudáfrica. La investigación se ha publicado en la revista Nature Geoscience.
Durante décadas, modelos teóricos y experimentos a alta presión han sugerido que aleaciones metálicas ricas en níquel deberían estabilizarse en el manto a profundidades de aproximadamente 250 a 300 kilómetros. Sin embargo, las muestras naturales que confirmaran estas predicciones han sido extremadamente escasas. El equipo de Weiss, en colaboración con colegas de la Universidad de Nevada y la Universidad de Cambridge, ha identificado nanoinclusiones metálicas de níquel-hierro y microinclusiones de carbonato ricas en níquel, preservadas dentro de diamantes que se formaron a profundidades de entre 280 y 470 kilómetros bajo la superficie terrestre. Estas inclusiones representan la primera evidencia directa de aleaciones ricas en níquel a las profundidades predichas por los modelos teóricos, validando así las teorías sobre el estado de redox del manto.
Reacciones redox y la formación de diamantes
La importancia de este hallazgo va más allá de la simple confirmación de modelos teóricos. La coexistencia de aleaciones de níquel-hierro y carbonatos ricos en níquel sugiere una reacción de congelación redox metasomática, un proceso dinámico en el que un melt carbonatitico-silicico oxidado infiltró peridotita metalífera reducida. Este proceso se suma a la evidencia anterior que indica que esta es la principal forma de formación de diamantes naturales. En este entorno, la oxidación preferencial del hierro en relación con el níquel llevó a una acumulación de níquel en la aleación residual, mientras que los carbonatos ricos en níquel y los diamantes cristalizaban a partir del melt.
El estudio también resalta que los diamantes actúan como cápsulas del tiempo, preservando reacciones que de otro modo desaparecerían a medida que los minerales se reequilibran con su entorno. Weiss comenta que este descubrimiento es un «instantáneo raro de la química del manto en acción». Las implicaciones de esta investigación son vastas, ya que si reacciones metasomáticas localizadas oxidan periódicamente pequeñas porciones del manto, podrían explicar por qué algunas inclusiones en otros diamantes superprofundos registran condiciones oxidadas inesperadamente altas. Este fenómeno también ofrece información sobre los orígenes de magmas ricos en volátiles, sugiriendo que la enriquecimiento del peridotita del manto en carbonato, potasio y elementos incompatibles durante estos eventos redox podría preparar el terreno para la formación posterior de kimberlitas y lamprofitas.
Los hallazgos subrayan el valor científico de los diamantes como más que simples piedras preciosas. Sus inclusiones, ya sean aleaciones a escala nanométrica o minerales a alta presión, proporcionan uno de los pocos registros naturales de condiciones a cientos de kilómetros bajo nuestros pies. El trabajo de Kempe y Weiss marca un hito: la primera confirmación natural de aleaciones ricas en níquel a profundidades del manto previstas por la teoría, ilustrando vívidamente cómo evoluciona el paisaje redox de la Tierra a través de la interacción melt-roca.
