Mercurio con una capa subterránea de diamantes de 18 kilómetros

Los diamantes podrían haberse formado poco después de que Mercurio se convirtiera en planeta, hace unos 4,500 millones de años, a partir de una nube arremolinada de polvo y gas, en el crisol de un entorno de alta presión y alta temperatura. En ese momento, se cree que el incipiente planeta tenía una corteza de grafito que flotaba sobre un profundo océano de magma.

Un equipo de investigadores recreó ese ambiente abrasador en un experimento, con una máquina llamada prensa de yunque que normalmente se utiliza para estudiar cómo se comportan los materiales bajo presiones extremas, pero también para la producción de diamantes sintéticos.

“Se trata de una prensa enorme que nos permite someter muestras diminutas a la misma presión y temperatura elevadas que esperaríamos encontrar en las profundidades del manto de Mercurio, en el límite entre el manto y el núcleo”, explica Bernard Charlier, director del departamento de geología de la Universidad de Lieja en Bélgica y coautor de un estudio que recoge los resultados.

El equipo introdujo una mezcla sintética de elementos (como silicio, titanio, magnesio y aluminio) en una cápsula de grafito, imitando la composición teórica del interior de Mercurio en sus inicios. A continuación, los investigadores sometieron la cápsula a presiones casi 70,000 veces superiores a las de la superficie terrestre y a temperaturas de hasta 2,000 °C (3,630 °F), reproduciendo las condiciones que probablemente se dieron cerca del núcleo de Mercurio hace miles de millones de años.

Una vez fundida la muestra, los científicos observaron los cambios químicos y minerales en un microscopio electrónico y observaron que el grafito se había convertido en cristales de diamante. Este mecanismo, afirman los investigadores, no sólo puede darnos más información sobre los secretos ocultos bajo la superficie de Mercurio, sino sobre la evolución planetaria y la estructura interna de exoplanetas con características similares.

“Sabemos que hay mucho carbono en forma de grafito en la superficie de Mercurio, pero hay muy pocos estudios sobre el interior del planeta”, explica Yanhao Lin, científico del Centro de Investigación Avanzada en Ciencia y Tecnología de Alta Presión de Beijing y coautor del estudio, publicado en junio en la revista académica Nature Communications.

Uno de los hallazgos de MESSENGER fue el hecho de que Mercurio es rico en carbono y su superficie es gris debido a la presencia generalizada de grafito, que es una forma de carbono. Los diamantes también están hechos de carbono puro, formado en condiciones específicas de presión y temperatura. Los investigadores querían comprobar si este proceso pudo haberse dado durante la formación del planeta.

Cuando Lin, Charlier y sus colegas estaban preparando el experimento para imitar el interior de Mercurio poco después de la formación del planeta, un elemento crucial fue el conocimiento de que el azufre también está presente en Mercurio, como habían demostrado estudios anteriores. “Descubrimos que las condiciones son diferentes a las de la Tierra porque hay mucho azufre en Mercurio, lo que disminuyó el punto de fusión de nuestra muestra”, dijo Charlier.

“Se fundió completamente a una temperatura más baja en comparación con un sistema sin azufre, lo que es bueno para la estabilidad del diamante, porque al diamante le gusta la presión alta pero la temperatura más baja. Y esto es principalmente lo que nos dicen nuestros experimentos: el océano de magma de Mercurio es más frío de lo esperado, y también más profundo, como sabemos por la reinterpretación de las mediciones geofísicas”, añadió, refiriéndose a los datos también de MESSENGER. Estos dos factores, según el estudio, son los que hacen posible la formación de diamantes.

Tampoco es posible determinar el tamaño de cada uno de los diamantes. Parecerían diamantes puros”, afirma.

¿Podrían extraerse los diamantes? Según Charlier, sería imposible incluso con tecnologías futuras más avanzadas, ya que se encuentran a una profundidad de unos 500 kilómetros. “Sin embargo, algunas lavas de la superficie de Mercurio se han formado por fusión del manto muy profundo. Es razonable considerar que este proceso es capaz de traer algunos diamantes a la superficie, por analogía con lo que ocurre en la Tierra”, dijo.

“Pero un tamaño entre Mercurio y la Tierra, combinado con un bajo nivel de oxígeno, son condiciones favorables para obtener diamantes”.

“BepiColombo puede identificar y cuantificar posiblemente el carbono de la superficie, pero también si hay diamante en la superficie o más grafito”, explicó Charlier. Podremos probar de nuevo nuestra hipótesis”.

“Cualquier capa de diamante de este tipo es profunda y relativamente delgada”, dijo en un correo electrónico. Solomon no participó en el estudio.

Felipe González, físico teórico del departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de California en Berkeley, que tampoco participó en el trabajo, dijo que el estudio representa un importante paso adelante en nuestra comprensión de los interiores planetarios y de cómo se forman y evolucionan. También cree que estudios interdisciplinarios como éste son la clave para abordar los complejos problemas a los que nos enfrentamos en la ciencia actual.

“Aun así, este estudio sigue representando lo mejor que podemos hacer con lo que tenemos actualmente”, añadió González. “Sólo futuras misiones al planeta Mercurio dirán si estas predicciones eran correctas. Por ahora, podemos centrarnos en mejorar nuestra comprensión de los materiales en estas condiciones extremas realizando más y mejores simulaciones y experimentos en nuestros laboratorios”.

Via: cnn