Dos diamantes formados a 700 kilómetros de profundidad muestran que las placas tectónicas rara vez arrastran el fósforo vital hacia el manto inferior
Redactor: Luis Ortega
Editor: Karem Díaz S.
Dos diamantes formados a unos 700 kilómetros bajo la superficie terrestre revelan una conexión inesperada entre el movimiento de los continentes y el ciclo del fósforo, un elemento esencial para el ADN y las membranas celulares.
La investigación, presentada en la Conferencia Goldschmidt 2026, ayuda a explicar por qué miles de millones de años de tectónica de placas no han encerrado de forma permanente el fósforo en las regiones profundas del manto terrestre.
Un elemento vital que no desapareció en el manto
Durante décadas, los científicos han seguido el ciclo del fósforo en las capas más superficiales del planeta, hasta unos 100 kilómetros de profundidad, antes de su retorno a la superficie a través del vulcanismo. La pregunta pendiente era por qué la subducción no había retirado ese elemento de la superficie hasta dejarlo atrapado en el manto profundo.
El nuevo trabajo indica que, bajo condiciones normales, las placas oceánicas que descienden al interior de la Tierra son demasiado calientes para transportar fósforo hasta el manto inferior. En lugar de quedar sepultado a gran profundidad, el fósforo se libera de las placas hundidas y permanece en la Tierra superficial, donde puede seguir disponible para los ciclos que sostienen la vida.
Este proceso se relaciona con el funcionamiento general de la tectónica de placas, el mecanismo geológico que recicla corteza, forma montañas, abre océanos y conecta la superficie terrestre con el interior del planeta.
Diamantes como cápsulas del tiempo
El estudio fue liderado por Qiwei Zhang, exestudiante doctoral de la Universidad de Alberta y actual investigador posdoctoral en la Carnegie Institution for Science, junto con Graham Pearson y Thomas Stachel, de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alberta.
Debido a que la perforación humana más profunda alcanza apenas 13 kilómetros, los científicos dependen de diamantes superprofundos para estudiar regiones inaccesibles. Estos diamantes se forman entre 410 y 700 kilómetros de profundidad y pueden preservar inclusiones minerales que actúan como registros del manto.
Zhang analizó dos diamantes en colaboración con la empresa minera De Beers: uno de 450 millones de años recuperado en Brasil y otro procedente de los Territorios del Noroeste de Canadá, estimado en 1.700 millones de años.
Tuite: una señal rara de fósforo profundo
Al estudiar las inclusiones internas de los diamantes, Zhang pensó inicialmente que se trataba de minerales más comunes, como olivino o enstatita. Sin embargo, mediante espectroscopía Raman detectó estructuras cristalinas que no coincidían con las bases de datos habituales.
Después de revisar la literatura científica y diseñar un programa propio de identificación, el investigador concluyó que las muestras contenían tuite, una transformación de alta presión de la apatita, el mineral fosfatado más común de la corteza terrestre.
La tuite había sido encontrada previamente en meteoritos sometidos a fuertes impactos. Su presencia en estos diamantes podría representar uno de los primeros ejemplos terrestres de este mineral ultrarraro. El hallazgo refuerza el valor de los diamantes como testigos del manto, capaces de preservar inclusiones que no sobrevivirían al ascenso por otras vías.
Solo las placas excepcionalmente frías llegan tan abajo
El hallazgo demuestra que el fósforo puede viajar ocasionalmente hasta el manto inferior, pero los modelos de Zhang indican que ese transporte profundo es muy ineficiente.
Para llevar fósforo hasta unos 700 kilómetros se requiere una anomalía ambiental poco común: una zona de subducción fría. En términos geológicos, esto implica temperaturas cercanas a 1.100 °C, frente a los 1.700 °C típicos de esas profundidades.
La presencia de una segunda inclusión, stishovita, una forma muy densa de cuarzo que se forma bajo presiones extremas, confirma que la tuite y la stishovita quedaron atrapadas en el diamante bajo temperaturas al menos 500 °C más frías que las del manto circundante.
Una nueva vía para entender la subducción
Los investigadores concluyen que las placas frías pueden actuar de manera distinta dentro del planeta. Cuando una losa tectónica conserva temperaturas suficientemente bajas, puede transportar fósforo a mayor profundidad y transformarse en un tipo de roca del manto más densa.
Ese cambio puede influir en la capacidad de las placas subducidas para penetrar hacia el manto inferior. La dinámica es relevante porque entre 410 y 660 kilómetros se ubica la zona de transición del manto, una región donde las placas pueden ralentizarse, estancarse o continuar descendiendo.
Estudios previos sobre placas tectónicas que se hunden ya habían mostrado que la historia térmica y estructural de cada placa puede condicionar su destino en el interior terrestre.
Fósforo, vida y evolución planetaria
Graham Pearson explicó que si el 90% del fósforo quedara subducido hacia el manto inferior, la Tierra enfrentaría una verdadera crisis de fósforo. En cambio, el nuevo estudio sugiere que la mayor parte de ese elemento se libera de las placas descendentes antes de perderse en las profundidades.
Esto permite que el fósforo permanezca cerca de la superficie, disponible para volcanes, rocas, suelos, océanos y procesos biogeoquímicos. El fósforo es esencial para el ADN, el ARN, el ATP y las membranas celulares, por lo que su disponibilidad a largo plazo es un requisito para la persistencia de la biosfera.
La investigación vincula así la geología profunda con la historia de la vida. Los ciclos ambientales del carbono, nitrógeno y fósforo sostienen la habitabilidad planetaria, una idea también presente en estudios sobre cuánto tiempo podría persistir la vida en la superficie de la Tierra.
Implicaciones para la búsqueda de diamantes
El trabajo también tiene implicaciones para la industria del diamante. Pearson señaló que los diamantes superprofundos representan cerca del 90% de las gemas más grandes y valiosas del mundo, incluidos los diamantes Cullinan de las Joyas de la Corona británica.
Como estas piedras ultra profundas son difíciles de localizar, parte de la tesis doctoral de Zhang se enfocó en desarrollar nuevos métodos basados en minerales indicadores para ayudar a identificar posibles depósitos.
La relación entre diamantes, kimberlitas y ascenso desde el manto profundo es un área activa de investigación. Otros estudios han analizado cómo las erupciones de kimberlita pueden transportar diamantes rápidamente desde grandes profundidades hasta la superficie.
Una sincronía entre placas, minerales y vida
El hallazgo no significa que el fósforo nunca llegue al manto profundo. Los diamantes estudiados muestran que puede hacerlo bajo condiciones muy excepcionales. La clave es que ese proceso parece demasiado raro como para vaciar la superficie terrestre de un elemento esencial.
La Tierra conserva el fósforo cerca de la superficie porque la mayoría de las placas descendentes son demasiado calientes para arrastrarlo hasta el manto inferior. Esa limitación geológica pudo haber contribuido a mantener los ingredientes básicos de la vida disponibles durante miles de millones de años.
Los dos diamantes de Brasil y Canadá funcionan así como archivos diminutos de una historia planetaria mayor: la interacción entre subducción, temperatura, minerales de alta presión y ciclos químicos que conectan el interior profundo con la habitabilidad de la superficie.
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