Simulaciones realizadas por científicos de China indican que el hidrógeno almacenado en el núcleo metálico podría explicar señales químicas inusuales detectadas en rocas volcánicas de Islandia y el Ártico canadiense.
Redacción: Redacción Noticias de la Tierra
Editor: Karem Díaz S.
Una investigación dirigida por científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China plantea que el núcleo metálico de la Tierra podría haber transferido hidrógeno hacia el manto durante miles de millones de años. La hipótesis surge de nuevas simulaciones sobre la evolución química del interior terrestre y ofrece una explicación para ciertas características isotópicas encontradas en rocas volcánicas de Islandia y la isla de Baffin, en Canadá.
El estudio, publicado en octubre de 2026 en la revista Science Advances, fue realizado por un equipo encabezado por Wenzhong Wang y contó con Yu Zhang entre sus autores. Los investigadores examinaron cómo se distribuyeron dos formas estables del hidrógeno cuando el antiguo océano de magma que cubría el planeta comenzó a enfriarse y cristalizar.
Los resultados indican que ese proceso de solidificación no habría producido diferencias isotópicas suficientemente grandes para explicar las señales observadas en determinadas lavas actuales. En consecuencia, los científicos consideran más probable que una parte del hidrógeno proceda del núcleo terrestre, donde pudo quedar almacenado desde las primeras etapas de formación del planeta.
La investigación no demuestra mediante observación directa que exista una fuga continua de hidrógeno. Sus conclusiones se basan en cálculos físicos y geoquímicos que permiten evaluar posibles explicaciones para la composición de materiales volcánicos originados a gran profundidad.
Las rocas volcánicas conservan señales del interior terrestre
El interior de la Tierra está organizado en varias capas con propiedades físicas y químicas diferentes. Bajo la corteza se encuentra el manto, formado principalmente por materiales rocosos, mientras que el núcleo está compuesto sobre todo por hierro, acompañado de níquel y otros elementos más ligeros.
Aunque estas regiones permanecen separadas por límites físicos, sus materiales pueden participar en procesos de intercambio químico que se desarrollan durante escalas de tiempo geológicas.
Una de las principales fuentes de información sobre el manto profundo son las rocas volcánicas producidas por plumas mantélicas. Estas estructuras transportan materiales calientes desde regiones profundas hacia zonas superiores, donde pueden favorecer la formación de magmas y erupciones.
Las lavas resultantes contienen elementos e isótopos que permiten investigar la composición de sus fuentes originales.
En algunos basaltos asociados con plumas mantélicas, especialmente los estudiados en Islandia y la isla de Baffin, los científicos han encontrado proporciones de deuterio excepcionalmente bajas.
El deuterio es una variedad estable del hidrógeno que posee un neutrón adicional en su núcleo atómico. Comparar su abundancia con la del hidrógeno común permite identificar diferencias químicas que pueden conservar información sobre procesos antiguos.
Estas variaciones representan una herramienta importante para estudiar la evolución de los materiales terrestres, del mismo modo que otros gases procedentes del manto permiten rastrear movimientos de sustancias desde grandes profundidades hasta regiones cercanas a la superficie.
Dos hipótesis intentaban explicar la escasez de deuterio
La presencia de una proporción inusualmente baja de deuterio en determinadas lavas ha generado un debate sobre su origen.
Una explicación proponía que esas diferencias se establecieron durante la formación temprana del planeta, cuando una gran parte de su superficie y de sus capas superiores estaba constituida por roca fundida.
En aquel período, la Tierra atravesó procesos intensos de diferenciación química. Los materiales más densos tendieron a concentrarse hacia el centro, contribuyendo a la formación del núcleo, mientras que otros componentes permanecieron en el manto.
Al enfriarse el océano de magma, comenzaron a cristalizar minerales que incorporaban determinados elementos en proporciones diferentes.
Los investigadores necesitaban determinar si ese proceso pudo separar el hidrógeno común y el deuterio de manera suficiente para producir las características isotópicas identificadas en las rocas volcánicas actuales.
La segunda hipótesis planteaba que el hidrógeno con una proporción reducida de deuterio procedía del núcleo metálico y había sido transferido gradualmente al manto.
La diferencia es fundamental: en el primer caso, la señal química sería una consecuencia directa de la cristalización del océano de magma; en el segundo, reflejaría un intercambio posterior entre dos grandes reservorios internos del planeta.
Las simulaciones reconstruyeron la cristalización del océano de magma
Para evaluar ambas posibilidades, el equipo utilizó simulaciones computacionales avanzadas capaces de reproducir el comportamiento de los isótopos del hidrógeno bajo condiciones semejantes a las existentes en el interior profundo de la Tierra.
Los cálculos examinaron cómo se distribuían el hidrógeno común y el deuterio cuando el magma comenzaba a formar distintos minerales.
Posteriormente, los científicos aplicaron esos resultados a modelos de evolución del manto temprano, con el objetivo de reconstruir la distribución isotópica que habría quedado después de la solidificación del océano de magma.
El análisis indicó que las diferencias entre ambos isótopos habrían sido relativamente pequeñas.
Aunque podían producirse variaciones entre distintas profundidades, estas no alcanzaban la magnitud necesaria para explicar las proporciones de deuterio observadas en algunas lavas vinculadas con plumas mantélicas.
Este resultado debilitó la hipótesis que atribuía las anomalías exclusivamente a la cristalización del magma primitivo.
Los autores concluyeron que la solidificación del antiguo océano de roca fundida no generaría una separación isotópica sustancial del hidrógeno dentro del manto terrestre.
La conclusión resulta importante porque permite descartar, dentro de las condiciones examinadas por el modelo, uno de los mecanismos propuestos para explicar la composición química de determinadas rocas volcánicas.
El núcleo metálico aparece como una posible fuente de hidrógeno
Una vez evaluada la cristalización del magma, los investigadores examinaron la posibilidad de que el hidrógeno procediera del núcleo.
Durante la formación terrestre, parte de este elemento pudo incorporarse al material metálico que terminó concentrándose en el centro del planeta.
El hidrógeno es uno de los candidatos para explicar por qué la densidad del núcleo resulta inferior a la que tendría una masa constituida exclusivamente por hierro y níquel.
Su presencia en el interior profundo también ha sido examinada mediante simulaciones sobre el comportamiento superiónico del hidrógeno, que sugieren que este elemento podría presentar una movilidad considerable bajo las presiones y temperaturas extremas del núcleo.
La nueva investigación propone que una fracción del hidrógeno almacenado en el núcleo habría pasado hacia el manto a lo largo de miles de millones de años.
Ese material tendría una composición isotópica capaz de explicar las bajas proporciones de deuterio detectadas en ciertos basaltos.
El proceso no debe imaginarse necesariamente como una fuga rápida o como una corriente de gas semejante a las que pueden observarse cerca de la superficie terrestre.
En las profundidades del planeta, el hidrógeno puede encontrarse incorporado en materiales metálicos o minerales, y su transferencia dependería de reacciones químicas y procesos físicos sometidos a presiones y temperaturas extraordinarias.
Los autores consideran que la composición isotópica de las lavas representa una señal indirecta de ese posible intercambio.
El helio aporta otra pista sobre la historia del núcleo
El equipo también destacó una característica presente en algunas de las rocas volcánicas estudiadas: sus elevadas proporciones de helio-3 respecto al helio-4.
El helio-3 es un isótopo poco abundante que puede conservar información sobre materiales primordiales incorporados durante la formación de la Tierra.
Por su parte, una parte importante del helio-4 presente en las rocas terrestres se produce mediante procesos de desintegración radiactiva.
La relación entre ambos isótopos se utiliza para investigar el origen y la evolución de los reservorios internos del planeta.
La coincidencia de bajas proporciones de deuterio y relaciones elevadas de helio-3 respecto al helio-4 resulta especialmente interesante porque ambos indicadores podrían apuntar hacia materiales antiguos conservados en el interior terrestre.
Investigaciones experimentales anteriores ya habían demostrado que el helio puede incorporarse al hierro bajo presiones elevadas, lo que refuerza la posibilidad de que el núcleo conserve elementos ligeros desde las primeras etapas de la historia planetaria.
Sin embargo, la presencia de estas señales isotópicas no constituye por sí sola una demostración definitiva del origen del hidrógeno.
La interpretación requiere considerar la evolución de los materiales del manto y los posibles procesos que hayan modificado su composición desde que se formaron.
El límite entre el núcleo y el manto sigue siendo una región poco conocida
Uno de los principales interrogantes que deja la investigación es cómo podría desplazarse el hidrógeno desde el núcleo metálico hacia el manto rocoso.
La frontera entre ambas capas se encuentra aproximadamente a 2.900 kilómetros bajo la superficie terrestre.
En esa región, las temperaturas y presiones extremas permiten procesos químicos muy diferentes de los que ocurren en condiciones superficiales.
El contacto entre materiales metálicos y minerales del manto puede favorecer reacciones que modifican la distribución de determinados elementos.
Estudios anteriores han examinado, por ejemplo, las reacciones entre agua, hierro y carbono en el límite entre el núcleo y el manto, con resultados que sugieren la posibilidad de formar diamantes mediante procesos químicos profundos.
Estas investigaciones muestran que la frontera entre las dos capas no debe interpretarse necesariamente como una separación completamente inactiva desde el punto de vista geoquímico.
Sin embargo, el nuevo estudio no identifica de manera definitiva el mecanismo que permitiría transferir hidrógeno desde el núcleo hacia el manto.
Los científicos reconocen que comprender cómo las señales químicas características del núcleo pueden incorporarse a materiales mantélicos constituye una de las principales tareas pendientes.
La formación de la Tierra pudo dejar reservorios de agua en profundidad
El hidrógeno también es fundamental para investigar la historia del agua terrestre.
Durante décadas, los científicos han debatido qué proporción del agua del planeta llegó mediante materiales incorporados durante su formación y cuánto pudo añadirse posteriormente por impactos de cuerpos ricos en compuestos volátiles.
La posibilidad de que el núcleo conserve grandes cantidades de hidrógeno sugiere que parte de este elemento quedó almacenado desde etapas muy tempranas.
Un estudio experimental publicado en febrero de 2026 en Nature Communications estimó que el núcleo podría contener entre un 0,07 % y un 0,36 % de hidrógeno en masa.
Los autores de esa investigación calcularon que semejante cantidad equivaldría, en términos del hidrógeno contenido, a entre nueve y cuarenta y cinco veces el inventario de agua de los océanos actuales.
Estas cifras no significan que existan océanos líquidos dentro del núcleo. Se refieren a una equivalencia química utilizada para expresar la magnitud del hidrógeno que podría estar incorporado en materiales metálicos.
El nuevo trabajo publicado en Science Advances aborda una cuestión diferente, aunque relacionada: si una parte del hidrógeno conservado en el núcleo pudo transferirse posteriormente hacia el manto y dejar señales detectables en materiales volcánicos.
Ambas líneas de investigación contribuyen a examinar cómo se repartieron los elementos ligeros durante la diferenciación terrestre y cómo pudieron modificarse sus reservorios internos a lo largo del tiempo.
Las plumas mantélicas podrían transportar señales químicas muy antiguas
Las plumas mantélicas constituyen uno de los posibles mecanismos que permiten que materiales originados a gran profundidad terminen formando rocas volcánicas accesibles para su estudio.
Islandia es una región especialmente relevante para investigar estos procesos porque su actividad volcánica está relacionada con una importante anomalía térmica del manto.
Otros trabajos han mostrado cómo la pluma mantélica de Islandia influyó en antiguos episodios volcánicos del Atlántico Norte, contribuyendo a explicar la distribución de grandes provincias de rocas ígneas.
En el caso de la nueva investigación, el interés se concentra en la información química que esas rocas pueden conservar sobre las profundidades terrestres.
Si el hidrógeno procedente del núcleo alcanzó determinadas regiones del manto, parte de su señal isotópica podría haber sido transportada hacia la superficie mediante los magmas asociados con estas plumas.
La identificación de esa huella permitiría estudiar intercambios químicos que, por su profundidad y antigüedad, no pueden observarse directamente.
Los resultados también refuerzan la importancia de combinar modelos computacionales con mediciones geoquímicas de rocas volcánicas procedentes de diferentes regiones del planeta.
La hipótesis necesita nuevas pruebas sobre el transporte de materiales
Los autores consideran que sus simulaciones aportan argumentos importantes a favor de un origen profundo del hidrógeno con bajo contenido de deuterio.
No obstante, la investigación todavía presenta limitaciones.
Los modelos permiten reconstruir el comportamiento probable de los isótopos durante la cristalización del océano de magma, pero no ofrecen una observación directa del movimiento de hidrógeno desde el núcleo.
Tampoco determinan con precisión cuánto material habría sido transferido ni a qué velocidad se habría producido el proceso durante los miles de millones de años de evolución terrestre.
Para avanzar será necesario estudiar las reacciones químicas que pueden desarrollarse en el límite entre el núcleo y el manto y establecer si permiten explicar las señales isotópicas registradas en las rocas volcánicas.
También será importante comparar los resultados con nuevas mediciones de hidrógeno y helio en materiales asociados con distintas fuentes mantélicas.
La investigación plantea así una posibilidad relevante para la geología profunda: que el núcleo terrestre no haya permanecido completamente aislado desde su formación, sino que haya participado en intercambios químicos capaces de dejar huellas detectables en rocas que alcanzan la superficie millones o miles de millones de años después.
Confirmar esa hipótesis permitiría comprender mejor la evolución de los elementos ligeros, la composición del manto y la historia química del planeta desde sus primeras etapas.
Fuentes referenciales:
Science Advances — Hydrogen isotopes reveal water leakage from the core
Phys.org — Earth’s core may have been leaking hydrogen for billions of years
Nature Communications — Experimental quantification of hydrogen content in the Earth’s core
