Un equipo internacional de investigadores ha descubierto agua subterránea de 1.200 millones de años de antigüedad en las profundidades de una mina productora de oro y uranio en Moab Khotsong, Sudáfrica, lo que arroja más luz sobre cómo se sostiene la vida debajo de la superficie de la Tierra y cómo puede prosperar en otros planetas.
por la Universidad de Toronto
Los hallazgos fueron publicados a principios de esta semana en la revista Nature Communications .
“Por primera vez, tenemos una idea de cómo la energía almacenada en las profundidades del subsuelo de la Tierra puede liberarse y distribuirse más ampliamente a través de su corteza con el tiempo”, dice Oliver Warr, investigador asociado en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Toronto y autor principal del estudio. “Piense en ello como una Caja de Pandora de poder de producción de helio e hidrógeno, uno que podemos aprender a aprovechar para el beneficio de la biosfera profunda a escala global”.
“Hace diez años, descubrimos agua subterránea de miles de millones de años debajo del Escudo Canadiense; parece que esto fue solo el comienzo”, dice Barbara Sherwood Lollar, profesora del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Toronto y autor correspondiente. “Ahora, a 2,9 km por debajo de la superficie de la Tierra en Moab Khotsong, hemos encontrado que los puestos avanzados extremos del ciclo del agua mundial están más extendidos de lo que se pensaba”.
El uranio y otros elementos radiactivos se encuentran naturalmente en la roca huésped circundante que contiene depósitos de minerales y menas. Estos elementos contienen nueva información sobre el papel del agua subterránea como generador de energía para grupos quimiolitotróficos (o comedores de rocas) de microorganismos cohabitantes descubiertos previamente en el subsuelo profundo de la Tierra. Cuando elementos como el uranio, el torio y el potasio se descomponen en el subsuelo, la radiación alfa, beta y gamma resultante tiene efectos dominó que desencadenan lo que se denominan reacciones radiogénicas en las rocas y los fluidos circundantes.
En Moab Khotsong, los investigadores encontraron grandes cantidades de helio, neón, argón y xenón radiogénicos, y un descubrimiento sin precedentes de un isótopo de criptón, un marcador nunca antes visto de esta poderosa historia de reacción. La radiación también rompe las moléculas de agua en un proceso llamado radiólisis, produciendo grandes concentraciones de hidrógeno, una fuente de energía esencial para las comunidades microbianas del subsuelo en las profundidades de la Tierra que no pueden acceder a la energía del sol para la fotosíntesis.
Debido a sus masas extremadamente pequeñas, el helio y el neón son especialmente valiosos para identificar y cuantificar el potencial de transporte. Si bien la porosidad extremadamente baja de las rocas cristalinas del basamento en las que se encuentran estas aguas significa que las aguas subterráneas en sí mismas están en gran medida aisladas y rara vez se mezclan, lo que explica su edad de 1200 millones de años, la difusión aún puede tener lugar.
“Los materiales sólidos como el plástico, el acero inoxidable e incluso la roca sólida eventualmente son penetrados por la difusión del helio, de manera muy similar a como se desinfla un globo lleno de helio”, dice Warr. “Nuestros resultados muestran que la difusión ha proporcionado una vía para que del 75 al 82 por ciento del helio y el neón producidos originalmente por las reacciones radiogénicas sean transportados a través de la corteza suprayacente”.
Los investigadores enfatizan que los nuevos conocimientos del estudio sobre la cantidad de helio que se difunde desde las profundidades de la Tierra es un paso fundamental, ya que las reservas mundiales de helio se agotan y la transición hacia recursos más sostenibles cobra fuerza.
“Los humanos no son las únicas formas de vida que dependen de los recursos energéticos del subsuelo profundo de la Tierra”, dice Warr. “Dado que las reacciones radiogénicas producen tanto helio como hidrógeno, no solo podemos aprender sobre los depósitos y el transporte de helio, sino también calcular el flujo de energía de hidrógeno de las profundidades de la Tierra que puede sustentar microbios subterráneos a escala global”.
Warr señala que estos cálculos son vitales para comprender cómo se sostiene la vida en el subsuelo de la Tierra y qué energía podría estar disponible a partir de energía radiogénica en otros planetas y lunas del sistema solar y más allá, informando las próximas misiones a Marte, Titán, Encelado y Europa.
Otros coautores del artículo incluyen a CJ Ballentine de la Universidad de Oxford e investigadores de la Universidad de Princeton y el Instituto de Minería y Tecnología de Nuevo México.
Más información: O. Warr et al, El exceso de
86 Kr y otros gases nobles identifican un sistema de agua subterránea radiogénicamente enriquecido de mil millones de años, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31412-2
