Como la sustancia natural más dura, los diamantes preservan también el contenido primitivo de azufre en la Tierra. Nuevas investigaciones apuntan a los diamantes que han sido lanzados volcánicamente hacia la superficie como cápsulas de tiempo
Un equipo de científicos dirigidos por la Universidad de Maryland ha descubierto que los diamantes pueden ser cápsulas de tiempo naturales, preservando información sobre el ciclo del azufre entre la corteza de la Tierra, la atmósfera y el manto, de hace unos tres millardos de años.
Los hallazgos son la última demostración por parte del equipo de que algunas de las rocas más antiguas de la Tierra contienen “trazos isotópicos”, formas distintivas de elementos como el azufre y el oxígeno que pueden revelar información sobre muchos aspectos imposibles de conocer antes sobre la historia de la Tierra, tales como la evolución de la atmósfera y el origen de vida primitiva metabolizadora del azufre.
En la edición del 20 de diciembre de la revista Science, el geólogo de la Universidad de Maryland James Farquhar y sus colegas en Maryland, y de la Universidad de California, San Diego, de la Universidad de California, Los Ángeles, de la Universidad de Glasgow, en el Reino Unido, y de la Universidad de París, reportaron que diamantes provenientes de una región en Botswana, África, contenían una proporción distintiva de tres formas, o isótopos, de azufre. La presencia de esta proporción indica que el azufre en esos diamantes pasó a través de un ciclo geoquímico casi completo.
Según los investigadores, ese ciclo comenzó hace unos tres millardos de años cuando gases de bióxido de azufre y el sulfuro de hidrógeno fueron lanzados a la atmósfera por un antiguo volcán. Los gases de la atmósfera primitiva que contenían azufre reaccionaron con la luz ultravioleta para producir el isótopo trazador de azufre en aerosoles que flotaron de regreso a la superficie de la Tierra y fueron incorporados en antiguas rocas sedimentarias como sulfuros. La placa tectónica que contenía esta roca sedimentaria se movió eventualmente bajo otra placa en el manto subyacente a través de un proceso que los científicos llaman subducción. Cuando los diamantes se formaron en el manto, los sulfuros con sus isótopos trazadores fueron atrapados dentro. Todos estos procesos ocurrieron durante el llamado período Arqueano. Luego, los diamantes fueron traídos a la superficie de la Tierra por procesos volcánicos, y eventualmente desenterrados en minas.
Una Ventana Diamantina Hacia la Tierra Primitiva
“Estos hallazgos tienen el potencial de incrementar grandemente nuestro conocimiento sobre la primitiva historia de la Tierra”, dijo Farquhar, un profesor asistente del Centro Interdisciplinario de Ciencia de Sistemas de la Tierra de Maryland y del departamento de geología. “Este estudio demuestra definitivamente que las trazas isotópicas distintivas creadas en la atmósfera primitiva de la Tierra pueden ser encontrados en antiguas rocas de la superficie del planeta, y que las trazas también pueden ser transportadas a lo profundo del manto de la Tierra. Estas trazas isotópicas son marcadores casi perfectos del ciclo de estos elementos entre la atmósfera de la Tierra, su superficie, y su manto”.
El azufre existe comúnmente como una combinación de varias formas (isótopos) del elemento. Hace unos pocos años, Farquhar descubrió que la fotoquímica de la atmósfera primitiva de la Tierra producía azufre con una proporción ligeramente diferente de tres de estos isótopos. Al encontrar azufre con esta proporción de isótopos en diamantes u otras rocas antiguas, esto indicaría que el azufre estuvo alguna vez en la atmósfera de la antigua Tierra.
Para el estudio actual, trozos de sulfuro encontrados en 12 diamantes fueron analizados en el Centro para Geoquímica Isotópica de la Fundación W. M. Keck en la UCLA utilizando una microsonda iónica. Este aparato lanza haces altamente focalizados de iones de cesio a trozos pulidos de sulfuro, no más grandes que el grueso de un cabello humano, que han sido removidos de los diamantes. El haz iónico hace un diminuto orificio en el sulfuro, vaporizando una pequeña cantidad (menos de una milmillonésima de gramo). La sonda realiza entonces un análisis de masa del material vaporizado para ver si la proporción trazadora de isótopos está presente.
“Nuestro instrumento, que tiene unos 10 años de edad, fue el primero de una nueva generación de microsondas iónicas de gran escala”, dijo Kevin McKeegan, un profesor del departamento de Ciencias del Espacio y de la Tierra de la UCLA, y director del centro. “Una reciente mejora del aparato nos permite recoger y analizar a la vez isótopos de varios haces. Esta habilidad es esencial para este estudio puesto que nos permite determinar las proporciones de los isótopos de azufre con gran certeza y precisión.
“Estos descubrimientos muestran diamantes que son mucho más que joyas”, dice Mark Thiemens, Decano de la Divisiòn de Ciencias Físicas de la UCSD y otro de los co-autores del artículo. “Son cristales valiosos a través de los cuales los geólogos y los químicos atmosféricos pueden mirar para lograr visiones de la atmósfera primitiva de la Tierra, tal como era hace millardos de años. El hecho de que se puedan realizar mediciones de la atmósfera de hace dos o tres mil millones de años observando la composición del azufre en diamantes es asombroso, y especialmente valioso para aquellos que estudian los antiguos procesos geológicos de la Tierra”.
Con anterioridad al descubrimiento de la presencia de isótopos trazadores en los diamantes y en otras rocas antiguas, los núcleos de hielo eran la única ventana que tenían los científicos hacia el pasado atmosférico de la Tierra. Sin embargo, las trazas isotópicas de gases atrapados en el hielo polar proporcionan información sobre los constituyentes y las condiciones de la atmósfera por solamente los últimos 200.000 años. Ahora, los científicos de todo el mundo están utilizando estos isótopos trazadores de azufre para mirar hacia millardos de años en el pasado, y estudiar así la atmósfera primitiva de la Tierra, el ciclo de los elementos entre la primigenia corteza de la Tierra, su atmósfera y su manto, el origen de la vida primitiva metabolizadora de azufre, las primeras edades de hielo del planeta, la sedimentación química de los antiguos océanos, y los procesos tempranos similares a tectónica de placas.
Esta nueva técnica también puede ser utilizada para estudiar otros mundos. En un artículo publicado hace dos años en Nature, Farquhar y Thiemens la aplicaron a los meteoritos marcianos y determinaron que el abundante azufre en al superficie de Marte era debido principalmente a los mismos tipos de reacciones químicas en la atmósfera del planeta rojo que los que ocurrieron en la Tierra.
