Nature Communications<\/a>. Esto sugiere que la Tierra adquiri\u00f3 la mayor parte de su agua \u2014la fuente principal de hidr\u00f3geno del planeta\u2014 durante su formaci\u00f3n, en vez de que llegara despu\u00e9s a trav\u00e9s de impactos de cometas que hubieran dejado agua en la superficie del planeta, como han sugerido algunos cient\u00edficos, dijo Dongyang Huang, autor principal del estudio y profesor asistente en la Escuela de Ciencias de la Tierra y el Espacio de la Universidad de Pek\u00edn.<\/p>\n\u201cEl n\u00facleo de la Tierra almacenar\u00eda la mayor parte del agua en el primer mill\u00f3n de a\u00f1os de la historia de la Tierra\u201d, dijo Huang a CNN en un correo electr\u00f3nico. En segundo lugar en abundancia de agua est\u00e1n el manto y la corteza. \u201cLa superficie \u2014donde reside la vida\u2014 contiene la menor cantidad\u201d, agreg\u00f3.<\/p>\n
Hace m\u00e1s de 4.600 millones de a\u00f1os, rocas, gas y polvo alrededor de nuestro sol colisionaron para formar un planeta joven. Con el tiempo, estas colisiones dieron forma al n\u00facleo, manto y corteza de la Tierra. En el interior profundo de la Tierra y bajo una enorme presi\u00f3n, un n\u00facleo met\u00e1lico denso, caliente y fluido comenz\u00f3 a agitarse. Compuesto principalmente de hierro y n\u00edquel, el n\u00facleo genera el campo magn\u00e9tico protector del planeta.<\/p>\n
\u201cEl hidr\u00f3geno solo puede entrar en el l\u00edquido met\u00e1lico que forma el n\u00facleo si estuvo disponible durante las principales fases de crecimiento de la Tierra y particip\u00f3 en la formaci\u00f3n del n\u00facleo\u201d, dijo Rajdeep Dasgupta, profesor de ciencias del sistema terrestre en el departamento de Ciencias de la Tierra, Ambientales y Planetarias en la Universidad Rice en Texas. Dasgupta no particip\u00f3 en la nueva investigaci\u00f3n.<\/p>\n
Estudiar el origen y la distribuci\u00f3n del hidr\u00f3geno es clave para comprender la formaci\u00f3n planetaria y la evoluci\u00f3n de la vida en la Tierra. Los cient\u00edficos llevan mucho tiempo pregunt\u00e1ndose cu\u00e1nta cantidad de hidr\u00f3geno podr\u00eda estar enterrada en el motor met\u00e1lico fundido de la Tierra, y han analizado interacciones qu\u00edmicas en el hierro para tratar de estimar el reservorio de hidr\u00f3geno del n\u00facleo met\u00e1lico. Pero el n\u00facleo est\u00e1 demasiado profundo para la observaci\u00f3n directa y sus condiciones de alta presi\u00f3n son dif\u00edciles de replicar en un laboratorio.<\/p>\n
En general, el hidr\u00f3geno es dif\u00edcil de cuantificar \u201cporque es el elemento m\u00e1s ligero y peque\u00f1o, lo que significa que su cuantificaci\u00f3n est\u00e1 fuera de las capacidades de los m\u00e9todos anal\u00edticos rutinarios\u201d, dijo Huang.<\/p>\n
La baja densidad del n\u00facleo ya insinuaba una abundancia de hidr\u00f3geno, aunque era dif\u00edcil para los cient\u00edficos precisar la cantidad en comparaci\u00f3n con otros elementos conocidos del n\u00facleo que eran algo m\u00e1s f\u00e1ciles de medir, como el silicio y el ox\u00edgeno. Investigaciones previas infer\u00edan la cantidad de hidr\u00f3geno del n\u00facleo usando difracci\u00f3n de rayos X para observar la estructura reticular en los cristales de hierro, que se expande m\u00e1s cuando el hidr\u00f3geno est\u00e1 presente. Pero estas interpretaciones variaban mucho, desde 10 partes por mill\u00f3n en peso hasta 10.000 partes por mill\u00f3n (o de 0,1 oc\u00e9anos a m\u00e1s de 120 oc\u00e9anos), seg\u00fan el estudio.<\/p>\n
\u201cLa t\u00e9cnica es fundamentalmente diferente de los m\u00e9todos anteriores\u201d, dijo Huang. Los investigadores afilan las muestras hasta obtener formas similares a agujas con di\u00e1metros aproximados de 20 nan\u00f3metros (0,0000007874 pulgadas), y luego las someten a un alto voltaje finamente controlado. Despu\u00e9s, los \u00e1tomos de las muestras se ionizan y se cuentan uno por uno, explic\u00f3.<\/p>\n
Para crear la nueva estimaci\u00f3n, los cient\u00edficos realizaron experimentos que replicaban las temperaturas y presiones del n\u00facleo, usando hierro como sustituto del n\u00facleo met\u00e1lico l\u00edquido. Fundieron el hierro con l\u00e1seres en un dispositivo de alta presi\u00f3n llamado celda de yunque de diamante, y luego observaron directamente el hidr\u00f3geno y otros elementos del n\u00facleo usando tomograf\u00eda de sonda at\u00f3mica, que captura im\u00e1genes 3D y mide la composici\u00f3n qu\u00edmica a escala at\u00f3mica.<\/p>\n
Este enfoque se basa en suposiciones sobre c\u00f3mo se disponen los \u00e1tomos en el n\u00facleo de la Tierra y c\u00f3mo se dispersan all\u00ed el silicio, el ox\u00edgeno y el hidr\u00f3geno, dijo Huang. Sus experimentos revelaron c\u00f3mo el hidr\u00f3geno interactuaba con el silicio y el ox\u00edgeno en nanoestructuras a medida que el metal se enfriaba, siendo la proporci\u00f3n de hidr\u00f3geno a silicio aproximadamente de 1 a 1. Al combinar las observaciones de estas proporciones en las muestras con estimaciones previas del silicio en el n\u00facleo, los investigadores pudieron aproximar la cantidad de hidr\u00f3geno en el n\u00facleo.<\/p>\n
La interacci\u00f3n que observaron entre silicio, ox\u00edgeno e hidr\u00f3geno en nanoestructuras de hierro ofrece pistas sobre c\u00f3mo pudo haberse liberado calor del n\u00facleo hacia el manto para iniciar el proceso de formaci\u00f3n del campo magn\u00e9tico terrestre, \u201cel cual es indispensable para convertir la Tierra en un lugar habitable\u201d, dijo Huang.<\/p>\n
Sin embargo, los cient\u00edficos advirtieron que se requerir\u00e1 m\u00e1s trabajo para confirmar y ajustar esta estimaci\u00f3n, ya que este enfoque indirecto incluye incertidumbres y no aborda otras interacciones qu\u00edmicas que podr\u00edan afectar los c\u00e1lculos del hidr\u00f3geno en el n\u00facleo.<\/p>\n
De hecho, la cantidad de hidr\u00f3geno en el n\u00facleo podr\u00eda ser mucho mayor de lo que sugiere la nueva estimaci\u00f3n, dijo Kei Hirose, profesor de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Tokio que estudia la composici\u00f3n del n\u00facleo terrestre pero no particip\u00f3 en la nueva investigaci\u00f3n.<\/p>\n
Un \u00e1rea de incertidumbre es cu\u00e1nta cantidad de hidr\u00f3geno de las muestras de hierro escap\u00f3 durante la descompresi\u00f3n; esta p\u00e9rdida ha sido documentada en otros estudios pero no se incluy\u00f3 en los nuevos c\u00e1lculos. El trabajo de Hirose estim\u00f3 previamente que el hidr\u00f3geno constituye entre 0,2 % y 0,6 % del peso del n\u00facleo de la Tierra, \u201cm\u00e1s de lo que propone este nuevo art\u00edculo\u201d, dijo a CNN en un correo electr\u00f3nico.<\/p>\n
Si las mediciones e hip\u00f3tesis de los autores resultan ser correctas, \u201csugerir\u00eda que el hidr\u00f3geno fue entregado a lo largo del crecimiento de la Tierra\u201d, dijo Dasgupta. El gas de las nebulosas, as\u00ed como el agua de cometas y asteroides, tambi\u00e9n podr\u00edan haber sido fuentes de hidr\u00f3geno terrestre, agreg\u00f3 Hirose.<\/p>\n
El hidr\u00f3geno es un elemento esencial para la vida en la Tierra, \u201cjunto con el carbono, nitr\u00f3geno, ox\u00edgeno, azufre y f\u00f3sforo\u201d, dijo Dasgupta, cuya investigaci\u00f3n analiza el papel de estos elementos vol\u00e1tiles durante la formaci\u00f3n de la Tierra. \u201cEl nuevo art\u00edculo definitivamente informar\u00e1 nuestra futura s\u00edntesis y discusi\u00f3n sobre este tema\u201d.<\/p>\n
The-CNN-Wire
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